復(fù)雜工藝管道蒸汽伴熱轉(zhuǎn)型熱水伴熱應(yīng)用簡析

丁海燕

[摘要]文章主要通過對(duì)南京某工廠工業(yè)管道蒸汽伴熱與熱水伴熱比較分析，說明熱水伴熱對(duì)原材料的節(jié)省，生產(chǎn)成本的降低，生產(chǎn)效益的增加所起的作用。

[關(guān)鍵詞]復(fù)雜管道；蒸汽伴熱；熱水伴熱；分析 文章編號(hào)：2095-4085（2018）05-0110-02

隨著我們國家的工業(yè)化大生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)過程有許多物料對(duì)溫度都有一定的要求。目前常用的伴熱是蒸汽伴熱，但蒸汽伴熱不能消耗生產(chǎn)過程的產(chǎn)生的低溫余熱，浪費(fèi)資源且不節(jié)能。現(xiàn)結(jié)合南京某工廠的實(shí)際案例將管道蒸汽伴熱與熱水伴熱進(jìn)行分析比較，進(jìn)而說明熱水伴熱在生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能性。

1 南京某工廠烷基苯第三套聯(lián)合裝置

現(xiàn)有蒸汽伴熱系統(tǒng)概況

南京某工廠烷基苯第三套聯(lián)合裝置經(jīng)過多年的不斷建設(shè)，冬季消耗的蒸汽量最大可達(dá)到6t/h。烷基苯第三套聯(lián)合裝置給管道加伴熱和保溫部件包括：爐區(qū)管道、氫氣管道、存儲(chǔ)運(yùn)輸罐裝區(qū)管道、苯輸配管道等。該裝置的管道伴熱和保溫選用了蒸汽伴熱，而蒸汽伴熱在生產(chǎn)運(yùn)行過程中消耗的資源成本大，同時(shí)也產(chǎn)生了很大的能源浪費(fèi)。

2 烷基苯第三套聯(lián)合裝置工藝伴熱管

道蒸汽量和熱水消耗量計(jì)算

為了充分利用低溫余熱，考慮對(duì)烷基苯第三套聯(lián)合裝置實(shí)施了”蒸汽伴熱改熱水伴熱”措施，初步方案為利用烷基化單元的低溫余熱將原先采用的蒸汽伴熱取暖的伴熱形式更改為熱水伴熱取暖的伴熱方式，通過技術(shù)改造措施裝置對(duì)余熱進(jìn)行提取，加熱的熱媒水供給裝置工藝管線伴熱，利用余熱替代蒸汽伴熱。

2.1 散熱損失計(jì)算

散熱損失計(jì)算公式如下。式中，q：散熱量，kJ/m2 h；t0：管內(nèi)流體的溫度，℃；t1：環(huán)境溫度，℃；λ：導(dǎo)熱系數(shù)，kJ/mh℃；d1：保溫層外徑，m；d0：保溫層內(nèi)徑，m；r1：材料熱阻，m2h℃/kJ；r0：表面熱阻，m2h℃/kJ；■：表面散熱系數(shù)，kJ/m2h℃。

計(jì)算散熱量時(shí)采用熱水和蒸汽溫度分別為溫度90℃和160℃，通過公式（1）可計(jì)算出蒸汽伴熱散熱損失和熱水伴熱散熱損失。

2.2 工藝伴熱管道蒸汽量消耗量計(jì)算

管道蒸汽量消耗量計(jì)算公式如下。式中，g：蒸汽消耗量；k：熱損附加系數(shù)；H0：飽和蒸汽焓；H1：飽和蒸汽焓；q：散熱量。

通過公式（2）計(jì)算出伴熱管道蒸汽量消耗量，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

2.3 工藝伴熱管道熱水消耗量計(jì)算

熱水的消耗量計(jì)算公式：式中，M：熱水的質(zhì)量流量，kg/h·m；q：蒸汽伴熱時(shí)的散熱損失W/m；Cp：水的比熱，kJ/kg·℃；△t：熱水伴熱過程的溫降，℃。

通過公式（3）計(jì)算出工藝伴熱管道蒸汽量消耗量。其計(jì)算結(jié)果如表1所示。

2.4 蒸汽伴熱與熱水伴熱分析

通過相應(yīng)公式的計(jì)算及比較可以看出，蒸汽伴熱散熱量耗損明顯大于熱水伴熱散熱量耗損，在正常使用中節(jié)能至少20%。由此可見，熱水伴熱替代蒸汽伴熱經(jīng)過合理設(shè)計(jì)與轉(zhuǎn)型，能夠節(jié)約能源，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，在企業(yè)發(fā)展和市場競爭中具有一定的優(yōu)勢和競爭力。熱水伴熱時(shí)，熱水的流速范圍為0.5～3m/s，對(duì)較長的管線需設(shè)多個(gè)給水點(diǎn)和回水點(diǎn)。在定量熱水供熱的狀態(tài)下，熱水流速的大小取決于供回水間距，回水間距越長流速越快，回水間距越短流速越小。考慮到被加熱的對(duì)象為常溫介質(zhì)，回水溫度通常達(dá)到80℃左右就能夠滿足需求，所以在設(shè)置時(shí)回水管道一般在100～150m左右，如此就能夠確保熱水與介質(zhì)之間的傳熱，又能夠降低熱水消耗量，節(jié)約能源。

由計(jì)算表1可以看出，當(dāng)烷基苯第三套聯(lián)合裝置生產(chǎn)正常時(shí)，每小時(shí)用于生產(chǎn)所需物料輸送的伴熱將耗用1.0MPa蒸汽3.28t。烷基苯第三套聯(lián)合裝置由蒸汽伴熱轉(zhuǎn)型成熱水伴熱存壓閉式循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)只有在生產(chǎn)過程中向外輸配熱水，當(dāng)熱量達(dá)到生產(chǎn)需求時(shí)，系統(tǒng)自行轉(zhuǎn)換成內(nèi)部循環(huán)，正常工作時(shí)僅需補(bǔ)充少量蒸發(fā)損耗的水量即可。由此看出，蒸汽伴熱轉(zhuǎn)型熱水伴熱能夠降低管道熱能量的消耗，節(jié)約能源，降低了生產(chǎn)運(yùn)營成本，能夠?yàn)槠髽I(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

利用低溫余熱蒸汽伴熱改熱水伴熱的研究和應(yīng)用，使用熱水伴熱將大大減少伴熱蒸汽消耗量，降低裝置綜合能耗，同時(shí)也可解決現(xiàn)場的“跑冒滴漏”現(xiàn)象，降低了維護(hù)費(fèi)用。所以在煉化廠區(qū)推廣應(yīng)用熱水伴熱是很有必要的，而且是可行的。