化工裝置中工藝管道的伴熱設計

周恩深（協鑫工業設計研究（徐州）有限公司，江蘇 徐州 221000）

化工企業管道的正常運行過程中，如果存在不必要的熱量消耗，會造成巨大的能源浪費，同時也會帶來比較嚴重的環境污染問題。在現代社會的能源形勢比較嚴峻的情況下，如果不能有效的改善管道隔熱形式、提高隔熱效果，將難以更好地保證能源輸送的順利進行，給環境產生不利的影響，管道輸送效果也難以得到提升。綜合分析目前的管道運輸情況，要了解伴熱設計，就要深入分析管道的運行狀態，以更好的提升管道的工藝設計水平。下面將對管道伴熱設計的主要內容進行分析，希望可以對伴熱設計水平的提升有所幫助。

1 管道伴熱技術分析

管道伴熱技術是現代社會中非常先進的保溫防凍技術，當前被大量地應用到各個領域中。根據伴熱結構形式，可以將管道伴熱分為傳統方法與自動調控電伴熱兩種形式。自調控電伴熱的工作基本原理就是在管道的運行過程中，因為周圍空間的溫度下降，會導致分子結構變化，碳顆粒在電路中流動的過程中，伴熱帶將持續發熱，當伴熱帶達到一定的溫度時，電塑料中的分子將快速膨脹，伴熱帶的輸出功率將隨之減少，從而形成閉合的溫度控制回路，這樣可以全面的提升伴熱線的發熱功率。

2 管道伴熱形式的選用

在工藝管道設計中，進行伴熱系統設計的過程中，可以通過選擇使用伴管或夾套伴熱的方式，彌補管道物料輸送過程中的熱量損失，維持物料溫度。在進行選擇的過程中，應該注意的是管道內部輸送介質的條件下，應該保證介質終端溫度達到要求，確保與管道內部溫度不能有過度的偏差，或者也可以稍微低于管道內部介質的凝固點數據。如果所應用的管道中物料凝固點大于或等于50℃，且處于100℃以下，可以使用伴管伴熱的方式，可以更好的實現能量補充。如果管道內部所輸送的介質為氣體介質，當環境溫度比管道溫度低的情況下，在介質溫度相對較高時也可以選擇使用伴管伴熱的方式。在管道輸送介質溫度要高于管道溫度的情況下，此時的管道溫度相對較低，在凝固點以下時，或者管道內部的液體介質凝固點不足40℃，氣體露點超過了規定的問題，就能夠應用熱水伴管伴熱的結構形式。當前應用最為普遍的就是蒸汽伴管與夾套伴管的形式，其主要的使用條件就是管道內部物料是比較容易凝固的，并且會長期留存在管道的內部。

3 伴管伴熱的介質分析

在伴管伴熱介質應用環節，一般都會應用熱水來進行，也可以選擇使用水蒸氣作為介質。在使用熱水給系統提供熱量的情況下，管道內部的溫度不能超出規定的范圍，同時與伴熱處理中的溫度參數進行對比分析，管道溫度應該超過該溫度參數，這樣才能使用熱水進行伴熱處理，可以達到更好的效果。蒸汽作為伴熱介質使用范圍也比較廣，主要是應用到管道內介質溫度不足150℃的工況，能夠達到理想的伴熱處理效果。

4 蒸汽伴管設計

蒸汽伴熱使用到化工生產環節中，效果比較好，所以使用更加的普遍。在具體操作環節，有著取材與溫度調節更加的方便、冷凝潛熱大以及適應性非常強等優勢，所以被廣泛的使用到化工生產中，能夠更好的起到保溫、防凍裂的效果。

其一是總管道，化工生產中蒸汽會直接通過管道來完成整個輸送過程；

其二是引入管道，蒸汽在經過管道輸送的過程中，可以利用導管直接進入到規定區域內；

其三是分配站，作用是進行蒸汽收集，根據系統規定來做分配處理；

其四是蒸汽伴管，能夠全面的調整系統溫度；

其五是收集管道，在伴管運行環節應該開展必要的保溫處理，然后就能夠在末端中形成冷凝水，并且進行收集，再應用導管將其引出去，防止在內部長期留存的情況，造成管道腐蝕問題的存在；

最后是總管道，能夠直接把管道內部所形成的冷凝水收集處理，然后將所有凝水進行統一引出。化工工藝管道在開展蒸汽伴熱設計的環節時，要從整個系統的功能性出發，進行系統性的設計。

首先應該選擇蒸汽來給系統提供足夠的熱量。蒸汽的壓強參數值，應該保證其在0.3 兆帕以上、1 兆帕以下，所使用的管道直徑需要達到18 毫米以上、24 毫米以下。在管道運輸環節，如果管道內部所存在的介質凝固點達到50℃左右，應該合理確定所使用伴熱蒸汽的壓強，確保其達到0.3 兆帕左右。如果管道內部介質的凝固點會超出原有凝固點參數值，那么運行的過程中要嚴格的控制該蒸汽壓強參數，保證其處在1兆帕以下，然后就能夠實現多條管道的綜合使用，進行必要的保溫處理，防止存在熱量大量損失的情況。其次，在設計時，必須要綜合實際考慮到管道直徑參數。

在進行設計的過程中，管徑在DN15～DN25 范圍內，伴熱的效果較好。然后應該綜合分析多種因素，然后就能夠確定伴熱管道的具體數量。該數量參數應該在考慮到內部輸送介質的條件下確定，同時還需要達到化工企業對于保溫設計所規定的相應標準，以達到管道數量的科學性與合理性要求。設計環節，還需要分析熱補償方面的要求。蒸汽伴熱處理環節，要根據管道的具體長度尺寸，一般需要設置在25米的位置上，同時還需要根據要求來布置補償器結構，從而可以達到熱量補償的作用。還需要充分的利用管道彎型，進行熱量補償環節應該在明確管道固定點后，使用扎帶來進行，保證其穩定性合格。在固定的過程中，應該綜合分析伴管的材質，然后進行必要的隔離，防止管道出現變形、損壞等問題。蒸汽伴管伴熱處理階段，應該注意，管道內部介質如果具備較高的腐蝕性，就需要保證其與伴管有相應的距離，防止管道損壞，一般需要在二者中設置石棉板來進行隔離。此外，蒸汽伴管分配站、疏水站等部分在設計時，如果其在三米以外，那么就需要根據要求來布置數量較多的固定點，此時應該在該位置上確定多個站點，且在安裝施工階段應該盡量的保持水平安裝，也可以選擇垂直安裝方式，以更好的保證安裝質量合格。

5 伴管伴熱設計需要注意的問題

首先應該注意，在管道設計環節，伴管內部如果是蒸汽介質，可以利用主管蒸汽管道來進行引出，應該在引出管道的進出位置上安裝相應的閥門，在蒸汽被引出之后，能夠通過該閥門對其輸送管道進行切斷處理。其次，在進行設計的過程中，應該將其安裝到疏水閥門的位置上，且應該根據實際情況并不需要布置旁路閥裝置，這樣就能夠防止在冷凝系統運行環節存在蒸汽侵入等缺陷。此外，還應該在設計環節合理的引入蒸汽，并且按照自上而下的順序來進行引入，但是需要盡量的提高該引入的位置，從而可以提升整個系統的工藝效果。

凝結水部分的排水系統在設計確定時，應該盡量的將其布置到比較低的位置上，然后進行引入處理，防止其受到其他因素的影響。凝結水排水系統在設計環節，盡量的不要使用U型管道，否則將會影響水分的排出。然后在受熱管道設計階段，放空閥安裝的位置同時需要進行伴熱處理，使得整個蒸汽能夠盡快的實現循環利用。因此，在設計環節，主管道的位置應該布置伴熱設計和使用，而針對于其他位置上的支線管道也不需要實施伴熱處理，同時需要在支線管道附近位置上應用切斷閥裝置，然后實施伴熱設計，以提升其隔熱性能。

伴熱系統的設計，可以更好的發揮出保溫供熱的效果，在系統運行環節，要組織人員進行定期的檢測。管道在運行的初期階段，應該將內部管道存留的水分排出去，否則將會導致嚴重的安全事故。此外，還需要嚴格控制閥門開度尺寸，根據需要進行調試處理，防止不能正常開度的情況存在，也能夠避免閥門故障而導致伴熱效果下降等問題，確保系統可以正常的運行。

6 結語

化工工藝管道在開展伴熱設計環節，應該了解管道運行情況，如果存在熱量流失等問題，要及時進行補償，防止溫度下降過快而導致管道不能正常運行，確保系統運行更加安全、穩定。