蒸汽伴熱與電伴熱在化工工程中的應用對比分析

薛杰華（中國石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶163711）

0 引言

現階段伴熱已經成為化工工程當中最常用的方式之一。采用伴熱技術可以通過一定的介質來散發熱量，進而對管道起到保溫和防凍的作用。伴熱系統主要是通過散發熱量，進而直接或者間接對管道進行熱傳導，減少管道弱的損失，最終達到保溫以及防凍的效果。但是由于系統本身存在的問題，會導致熱量在傳輸過程當中造成損耗，進而使得投資成本增高。并且系統在長期的運行過程當中，會由于空氣的氧化以及水的接觸，相關的設備都會發生損耗。要想保證設備的正常運行，減少維修成本，就要加大在日常當中的養護措施以及檢查力度，對發生故障的設備及時進行維修，避免后期投入較高的維修成本。最后化工工程在選擇具體的伴熱方式時，還要結合工程的實際需求和當地的實際情況。

1 蒸汽伴熱與電伴熱相關特點介紹

1.1 蒸汽伴熱的特點

蒸汽拌熱屬于較為傳統的方式，主要是將蒸汽作為介質，通過蒸汽進行散熱，進而對保溫管道進行加熱，起到一定的保溫作用。利用蒸汽拌熱進行保溫，可靠性較高，安全性較高，并且經濟成本較低。蒸汽拌熱主要是將系統提供的熱量通過金屬管道進行傳導，可以有效的防止熱損失。同時由于系統本身的性質，周圍因素對系統的影響較小。相對于電伴熱來說，蒸汽伴熱往往是就地取材，可以利用化工廠內的低壓蒸汽進行，所以可以有效的降低系統的成本。但是由于在熱傳導的過程當中，系統本身會損耗過量的能量，一旦冷凝水管的保溫維護措施處理不善，就會影響到熱的傳導，導致熱量的過度浪費。同時使用蒸汽伴熱，對溫質控度的能力較差，要想將溫度調試到與環境溫度平衡的范圍內需要進行嚴格的操作，一旦操作不當，就會導致局部的溫度過高。

1.2 電伴熱的特點

電伴熱在維持管道溫度的時候，主要是利用電能來進行，從而起到一定的保溫和防凍效果。從可靠性上進行分析，電伴熱系統的可靠性較高，由于電伴熱系統屬于自調節加熱器，所以在實際工作的過程當中可以根據實際的需求，對溫度進行自動調節，減少了人工操作帶來的誤差。同時通過運用電伴熱系統，進而利用自動化的裝備進行溫度調試，避免了潛在的高溫問題，接地回路斷路器將電氣故障的危險降低到最小值，加強了系統的安全性。電伴熱系統根據用戶實際需要的溫度進行智能性控制，避免了由于蒸汽伴熱帶來的過度的熱量損失。但是從經濟成本上進行分析，電伴熱對設計水平的要求比蒸汽伴熱的要求高出許多，進而導致投資成本的增加。再加上電伴熱系統實際操作技術以及操作流程的影響，導致電伴熱系統在實際應用當中的使用范圍遭到了限制，現階段許多化工工程當中使用蒸汽伴熱的比例較大。

2 蒸汽伴熱與電伴熱的不同

2.1 加熱工藝不同

蒸汽伴熱與工藝管線之間只是通過有線接觸進行連接，再加上傳統安裝條件的限制，所以轉熱效率往往低于50%。而電伴熱的電纜呈現扁平狀，可以通過熱損計算和安裝附件，進而形成較寬的熱交換，使得轉熱效率達到95%。同時蒸汽伴熱，主要通過液體傳送進行加熱，在通過液體傳送的時候，在管道當中熱能的損耗較大，尤其是當加熱設備與熱源相隔距離較遠的時候熱能的損耗更多，所以沿線熱損和泄露就會更加明顯。而電伴熱只鋪在被加熱的設備之上，通過普通電纜與附近的電源箱進行連接，所以相對于蒸汽拌熱來說熱能的損耗較少。

2.2 加熱系統不同

使用蒸汽半熱進行加熱時，需要投資安裝鍋爐、伴件、附件、控制原件、水質檢測的設備等，所以需要安裝的零件過多，投資的比例較大，進而施工和維修的費用也會同步增高，影響了系統的成本。使用蒸汽伴熱時，由于氧化腐蝕會使得零件的損耗速度過快，日常維修以及保養的工作量就會同步提高。一旦零件發生，氧化腐蝕管道產生一系列污染環境的現象，還需要經常補充標準水量。利用蒸汽伴熱，主要是通過蒸汽或者熱水流量進行調節，而這種調節方式需要耗費的時間過長，精確度較低，所以安裝在溫控要求較嚴的工藝管線或設備上時，就需要進行嚴格限制。現階段我國使用的電伴熱系統主要是通過溫控系統來進行嚴格的跟蹤，進而達到所需熱量，在一些對溫控要求較嚴的生產工藝當中，使用電伴熱不僅僅能夠節能，還能夠有效的確保工藝的效果。同時電伴熱系統在不斷的發展過程當中，經過精確的設計和改良，現階段的電伴熱系統，前期投資比較低，系統設計所需的時間較短，施工簡單，且維護方便。最重要的是電伴熱系統對環境的污染程度較低，不需要補充水量，緊扣我國當前綠色環保的發展理念。

3 蒸汽伴熱與電伴熱的具體應用分析

3.1 運行費用比較

電伴熱系統和蒸汽伴熱系統，由于在運行過程當中的運行原理不同，所以最終的運行費用相差較大。按照100米長度管道，運行100天的耗電費用，進行比較蒸汽伴熱系統的管道伴熱耗汽費用，需要根據管道伴熱耗氣量進行計算。按照我國現階段適用范圍最廣的蒸汽伴熱系統進行計算，系統運行100天的維修以及運行的費用大約為43000元。而電伴熱系統則需要通過管道的伴熱耗電量進行計算，最終100天的耗電費用大約為9504 元，所以從運行費用方面進行分析，電伴熱系統的經濟效益較為明顯。我先冬季的時候，南北方的溫差較大，所以需要的伴熱系統不同。冬季的時候，北方的溫度較低，所以導致管道凍堵的可能性較大，需要對管道采用相應的保溫和防凍措施，再加上經濟效益的因素，在實際的化工工程當中，蒸汽伴熱使用的范圍較廣。而冬季南方的溫度會較北方高，所以管道發生凍堵的概率較低，所以需要使用伴熱系統的區域較少，在實際的化工工程當中電伴熱的使用范圍較為廣泛。

3.2 投資成本的比較

在具體的化工工程當中，由于化工工程本身的性質，蒸汽伴熱與電伴熱的成本會呈現出比較大的差距。當化工工程采用蒸汽伴熱的時候可以采用許多化工工程本身的設備進行操作，同時在前期對操作技術的要求較低，所以投資的成本較少。而采用電伴熱系統，則需要采用高新的技術和設備，并且需要嚴格控制操作技術，所以需要具備完善的設備以及專業人才，需要的投資成本較大。

4 結語

蒸汽伴熱和電伴熱都是我國化工工程現階段最常使用的兩種伴熱方式，二者之間的運行原理具有較大的差異，所以對設備以及環境的要求，也會存在一定的不同。在實際的運行過程當中，蒸汽伴熱較電伴熱而言，投資成本較低，但是運行成本較高，所以在進行選擇的時候需要根據當地對伴熱方式的運行時間要求進行選擇，盡可能綜合性的降低投資成本。同時二者對于資源以及熱能的損耗程度不同，化工工程在具體的應用過程當中，需要采用針對性的技術，盡量避免能量損耗。