化工工藝管道的伴熱設計

劉 磊

（山西亞樂士環保技術股份有限公司，山西 晉中 030600）

化工工藝管道的伴熱設計

劉 磊

（山西亞樂士環保技術股份有限公司，山西 晉中 030600）

為預防加工環節中管道與設備向四周環境吸收或者散發能量，絕熱項目已成為化工裝置當中無法或缺的一個部分。文章結合工藝管道伴熱系統方面的設計，對相關知識進行概述、歸納，研究化工工藝管道方面的伴熱設計，以期給設計同行提供條件，增加行業管道的設計能力。

加工；環節；化工；伴熱系統；設計

管道依據輸送載體特點，能夠分成保溫伴熱管道和非保溫管道以及保溫管道。煤油與汽油等通常采取非保溫管道輸送的方式，間斷傳輸的油料、燃料油以及農業柴油等通常采取保溫伴熱管道輸送的方式，持續傳輸的原油等通常采用保溫管道輸送的方式。保溫的主要目的是節省能源，縮減熱損失；符合工藝加工的條件，發揮與維持加工力；以及避免表面受傷，完善工作氛圍。

1 化工工藝管道

1.1 伴熱形式

常見的伴熱有電伴熱帶以及夾套管與伴管三種形式，其伴熱載體包含電能與熱油、蒸汽以及熱水。海上平臺因為受到空間影響而大多采取電伴熱的方式。電伴熱擁有工作方便、安全可行、基本維修業務量少等特點；且能量的合理使用率較高，運作費用不高；所保持的溫度能進行合理地控制，避免管道載體溫度過高。電伴熱形式包含電阻加熱法以及直接通電法與感應加熱法3種。

1.2 伴熱分配站

伴熱分配站注意事項：①分配站通常應設定一類固定框架以及一類滑動框架；②分配站區域的低點必須包含切斷閥與排液管。同時，蒸汽分配站也必須設定疏水閥裝置；③儀表運用的伴熱供水站／供汽通常宜簡單設定，禁止和管道的伴熱站統一使用。設計方案同管道類似（儀表元件方面的伴熱由儀表領域進行設計，管道領域只提供站點）；④分配站應盡量靠柱、墻等裝置，方位應盡量使得伴前管道變短。

1.3 伴熱管道

伴熱管道注意事項：①每一組伴熱供汽總管中的切斷閥一般置于蒸汽/熱水主管中的出口位置，同時安裝于水平管當中，此閥應采取截止閥的方式；②伴熱供汽總管必須從熱水/蒸汽主管頂面引出來，伴熱供汽管必須從伴熱站區域的水平或者頂面引出來；③用于油管內的伴熱蒸汽管的管子，必須進行科學的篩選，采取無縫鋼管的方式，管子的外表面與內表面禁止有裂縫、以及大于柄靛厚度8%左右的負偏差的機械損害等弊端；④每一根內伴熱管選用長度時，必須比外面安排的油管稍長一點，使其在油管兩端100～200mm之間通過彎頭穿梭到油管管壁當中；⑤內伴熱管油管之外的連通管，一般通過n型、U型彎管進行連接。若涵管法蘭連接，蒸汽連通管同樣法蘭連接，以便檢修時進行全面的拆裝。在油管前的連通管必須和油管坡向以及坡度相同。在合理的連通管中設置檢查閥門框架，以便隨時檢測。

2 化工工藝管道的伴熱設計

石油化工等公司熱輸管道用來伴熱、保溫以及加熱的新工藝與新技術，即管道集膚效應伴熱技術（SECT法）。它應用于高凝油與稠油以及超稠油管道領域的加熱與伴熱。其中，集膚效應加熱法一般由維護外殼、保溫層面以及輸油管道與伴熱管4部分構成。伴熱管與輸油管道均屬于普通鋼管范疇，伴熱管的直徑是15～40mm，間斷地焊接于輸油管道當中，耐熱電纜則穿梭于伴熱管上，外面屬于防水外殼與保溫層范疇。耐熱電纜貫穿于伴熱鋼管當中，在電纜的一端處通入有關的單相交流電。交變電流通過伴熱管、電纜時，因為鄰近效應以及集膚效應的影響，電流并非完全沿管壁流入，而是聚集于伴熱管中的表層區域。管壁集膚層中的導電截面縮減，交流阻抗明顯提高，在一樣的電流影響下，伴熱管獲得了巨大的加熱功能，通過傳導使得輸油管線的溫度增加。

假如伴熱體裝置的熱容量正好可以彌補日常形態下的散熱虧損，不僅啟動期限不短，且管道運用率不高。為了啟動加熱，提供多一點的伴熱容量十分必要。容量太大則啟動期限不長，盡管加熱能量能夠節省，然而設備費用會增加。正常運作的時候運作費會提升。所以，應假設每年整體運轉期限、停止時刻、暫停與啟動的基本次數，明確最合理的伴熱體容量。

伴管工作圖的基礎設計：①在伴熱分析的前提下，依據選擇的伴熱設計渠道實現伴管工作圖管道分布設計；②3維電腦模型設計。a.在伴熱分析（規劃）圖的前提下輸入回流管總管以及分配站的管道形態；b.通常伴后管與伴管以及伴前管不建立模型，通過被伴管軸測圖來填制伴管表的內容。當工程有指定要求的時候可以對伴后管與伴管以及伴前管構建模型。

伴熱體裝置的熱容量無論是電加熱還是熱源加熱均要求具有很多的熱量。電加熱主要是通過定電開關進行控制的，啟動早期和正常工作時的電量并非出現了轉變。加熱熱源時，只要求熱源保持恒定，因為輸送管溫度同熱源溫度的差距不小，勢必要求具有較多的熱容量。啟動時，考慮蒸汽伴熱管中的熱負荷應對輸送管所吸收的熱量狀況，同時當其長度大于100～200m的時候，還應當考慮供熱的蒸汽主管裝置的熱損失。

伴熱管裝置的蒸汽溫度，不運用傳熱膠泥時，必須比輸送管載體溫度大1倍；運用傳熱膠泥時，只需比輸送載體溫度高15℃左右。傳熱膠泥能直接抹于被伴熱管以及伴熱蒸汽管當中，以加強它們彼此間的傳熱功能。目前在市場中還能夠買到完整的傳熱膠泥條。其中，傳熱膠泥裝置不耐高溫，詳細溫度應用范圍如制造廠的說明書所示。

3 結束語

管道伴熱重點是抵償管道傳輸環節中的散熱虧損，維持輸送載體溫度不降低。伴熱需要的能量除了抵償管道散失的能量以外，還應對啟動時加熱管道所必需的能量進行適當的考慮。

[1]牛艷輝.蒸汽伴熱與電伴熱在化工工程中的應用分析[J].廣東化工,2016,(1):62-63.

[2]謝曉旭.蒸汽伴熱系統的設計及安裝[J].山東化工,2015,(11):128+131.

TQ202

A

2096-2789（2016）11-0184-01