化工工艺管道伴热设计_0.docx

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1、化工工艺管道伴热设计1化工工艺管道伴热设计化工工艺管道伴热设计摘要：介绍r化工工艺管道伴热系统的工艺设计主要方法：传统蒸汽伴热、自调控电伴热，并阐述了两者的技术及经济效益的优缺点，指出自调控电伴热取代蒸汽伴热的必定趋势，并且简洁概述了自控电伴热技术中电缆选材、技术结构特点、控温原理及施工方法。其中主要介绍了蒸汽伴热，并从伴管的直径、数量、最大允许长度、U型弯累计上上升度以及伴管、输水器、紧固件的材料等方面论述了国内外蒸汽伴管设计相关规定、规范和要点;结合工程实例，论述r伴管蒸汽的引入和伴管敷设时相关留意事项，以及在最大允许范围内出现袋型累计上升的高度问题，另外对传统蒸汽伴热管线设计中常见的问题

2、和解决措施也做r简要的列举，蒸汽伴热困难度确定了运行后的长期维护性及维护费用高的特点。关键字：化工管道，传统蒸汽伴热，自调控电伴热，伴管，设计2设备和管道的散热是供热系统中热量损失的重要组成部分。自全世界能源危机以来，各国都把节能视为能源之一，普遍受到重视,而设备和管道的隔热是重要的节能措施之一。绝热是保温柔保冷的统称，为了防止生产过程中设备和管道向四周环境散发或汲取热量,绝热工程已经成为化工装置中不行缺少一部分。在日常化工生产过程中为了防止易凝聚物质在管路输送过程中产生凝固或粘度增大，管道的伴热保温技术也渐渐成为一个独立而且成熟的系统。管线伴热作为一种有效的管道保温及防冻措施已广泛应用于化工

3、工程建设中，它是五、六十年头热电联产时的产物，其工作原理是利用伴热媒体散发肯定的热量,通过干脆或间接的热交换补充被伴热管道的热损失,达到升温、保温或防冻的工作要求。工艺管道的伴热方式大致可分为:传统蒸汽伴热和自调控电伴热两种。其中传统蒸汽伴热依据伴热方式的不同又可分为：内伴热管伴热、外伴热管伴热和夹套伴热。工艺管道常用的伴热介质为热水、蒸汽、热载体和电热。由于传统蒸汽伴热技术蒸汽取用便利、冷凝潜热大、温度易于调整、适用范围较广，再者依据我国经济实力的客观条件，传统蒸汽伴热预料在将来较长时期内，仍将是国内大多数炼油和化工企业的首先，尤其是有的生产装置中的反应是放热反应，用水撤热而产生中、低压蒸汽

4、，它乂难有其它合适利用途径。有的装置的压力冷凝水经闪蒸还副产1-1.5kg/c11r低压汽，所以只能用作管线伴热。这样采纳蒸汽伴热可免除能源班用，但电伴热的出现仍旧让其暴露出自己的缺点，传统伴热技术虽然一次性投入较少但其维护费用要高很多，而且不易操控，在困难管道伴热中更是不易实现。随着国家经济实力的发展传统蒸汽伴热势必会被电伴热所替代。我国亦已于上世纪60年头中期进行了电伴热的工业试验，依据伴热所需条件以及经济性，伴热技能将越来越成熟。一、工艺管道伴热系统一、工艺管道伴热系统（一）自调控伴热技术（一）自调控伴热技术1.自调控伴热技术原理1.自调控伴热技术原理F1.调控伴热技术是一种新型的伴热方

5、式，早在1960年日本就用干脆通电法加热沥青管道来提高它的流淌性。20世纪60年头初，德国布纳工厂通过架空管道用电感应加热法加热保温将乳液PVC聚合的聚合液送往喷雾干燥厂房。美国、加拿大等亦都自20世纪60年头起接连在石油、天3然气和化工等领域采纳电加热法。它不仅操作便利、运行维护费用低而且限制性能比较好，能在较短的反应时间内将伴热温度调整到所需的工艺指标。其伴热原理是用热电缆和所伴管道捆绑来达到伴热效果，一般自调控伴热电缆是由两根平行的镀锡或镀银的铜质导线构成，外敷一层具有PIC特性（temperaturecoefficient）的高分子半导体材料，最外层则为阻燃绝缘护套构成，由于这种平行结

6、构，伴热电缆运用时,可依据须要裁剪成随意长度运用，采纳二通或三通连接。在每根伴热电缆内，母线之间的具有正温度系数特性的高分子第合材料的电路导通数量，会随温度的影响而有变更，当伴热线四周温度变冷时，导电犁料的微分子产生收缩而使碳粒连接成电路，电流经过这些电路，使电伴热线发热。当温度上升时，导电那料产生微分子的膨胀，碳粒慢慢分开，引起电路中断，电阻上升，伴热电缆I1.1.动削减功率输出。当四周温度变冷时，导电冽料乂回竟到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来形成电路，伴热电缆发热功率又F1.动上升。其原理详细如图k2.F1.控电伴热安装条件及应用施工2.自控电伴热安装条件及应用施工在没有多余蒸汽及汽源的

7、场合，如长输油品管道、油库及油田等地区可以采纳电伴热。另外对于困难的管线及仪表管线等，用电热带既便利也能有效利用能量,还简洁有效限制温度。电伴热主要适用于下列情：(1)由于用电伴热可有效进行温度限制,平安牢靠。防止热敏介质管道过热。图1自调控伴热电缆的结构特点及伴热原理图图1自调控伴热电缆的结构特点及伴热原理图冷管：受冷时导电塑料微分子收缩，接通电路暖管：变暖时导电皇料微分子膨胀，慢慢切断电路热管：导电塑料微分子充分膨胀，几乎切断所铜线阻燃绝缘护套4(2)适用于没有蒸汽或其它热源的较边远地如油田井场、井口装置的设备和管道及长输油品管道的伴热。(3)非金属管道一般不能采纳蒸汽伴热，但可用电伴热。

8、(4)使管道系统简洁,且又能维持温度超过150除是温度自限性电伴热带，负责不应交叉缠绕正确绕法图2电伴热应用施工图图2电伴热应用施工图阀门杆（不需伴热）加热电缆图图3阀门电伴热原理图阀门电伴热原理图5（二）传统蒸汽伴热（二）传统蒸汽伴热目前蒸汽外伴热管是国内外石扮装置普遍采纳的一种伴热方式。伴热管放出的热量，一部分补充主管内介质的热损失，另一部分通过管外保温层散失到四周环境。采纳硬质保温预制外壳要使主管与伴热管间有一空间，这样使伴热小管放出的热量可几乎全部补偿主管的热损失。所以这种伴热形式热源的耗量较经济。在输送介质温度高于150C时，并要求介质还有肯定的温升，则可采纳23根伴热管，甚至还要采

9、纳传热胶泥填充在外伴管与主管之间，使之形成一个整体。它相当于用三根同宜径常规伴热管的功用。目前这种传热胶泥国内也已经生产，实践证明采纳传热胶泥的外伴热管，可以代替投资昂贵的夹套管及多根伴热管。外蒸汽伴热管之所以能在石化工厂中得到广泛运用，其主要缘由如下:（1）石化工厂内有副产蒸汽或乏汽可以利用，而且蒸汽潜热大,从而降低伴热常常费用。（2）适用范围普遍,操作温度在150C以下的工艺管道都可采纳。不需什么特殊材料,便于施工和管理。(三)蒸汽伴热及电伴热选用比较(三)蒸汽伴热及电伴热选用比较蒸汽伴热和电热带伴热广泛应用于石油化工装置，用来防止物料凝聚、结晶等，而使生产能在寒冷季节保持正常运转。但它们

10、之间在材料、安装建设及运行成本费用上仍存在一些差异。1 .温度限制1.温度限制(1)电热带伴热要求有温度限制设施,并要求设置信号指示灯来显示工作状态。对于输送热敏性介质的场合，采纳电伴热较易于限制温度，且热能利用率高。(2)蒸汽伴热仅借指示温度计来人工调整温度，这是蒸汽伴热的不足之处。但目前按国外阅历就恶少，局部如确须要亦可按图4增设压力调整阀来限制温度或介质系热敏性，而要求特殊谨慎，则按图5增设温度调整阀和高温切断阀，从而解决蒸汽伴热不能进行温度限制问题。2 .能源费用2.能源费用目前国内工业用电价格为0.650.8元/kWh,比国外高3.5kgcm2低压蒸汽价6为价格为7075元t,折合为

11、0.260.28元/kWh。因此电汽价比为2.52.9。如装置有副产中、低压蒸汽或闭式操作压力冷凝水经闪蒸可得到11.2kgc11f低压蒸汽，那么利用低压蒸汽作伴热的能源费用很低。如低压蒸汽按20元/t收取维护费,则折合价为0.074元/kWh,则此电汽价比为8.810.8。假设电伴热一次投资高出蒸汽伴热约50乳即使电伴热能源利用率高,但投资回收期将约为5年或更长。目前国内装置电价较高,加之供电较惊慌,而政策规定不激励运用电热。假如装置无廉价蒸汽且属边远地区，则采纳电伴热是可取的，当然某些装置在关键部位采纳电伴热也是可行的。3 .建设安装费用3.建设安装费用依据国外建设公司和承包商通常的报价，

12、假如人工费两者相近，则电伴热材料费将比蒸汽伴热材料费高出一倍，总之蒸汽伴热系统的建设安装费仅为电伴热的1/2或1/3。假如蒸汽供应管是预制组装的以及冷凝水集水总管可以利用现有,则蒸汽伴热系统的建设安装费将更低。4 .平安性、牢靠性、维护费用4.平安性、牢靠性、维护费用图图4蒸汽伴热原理蒸汽伴热原理图图5蒸汽伴热蒸汽伴热7(1)平安性：蒸汽伴热相对较平安，但如安装不好或许会出现蒸汽泄漏，造成人员烫伤或保温层损坏。电伴热一般也很平安，但假如安装或维护不良，也会发生电气故(2)牢靠性:蒸汽伴热和电伴热系统都难免会出现故障，如汽源供应中断或电伴热线路故障。但相比之下，E自伴热则较少发生故障。另外，由于

13、电热带表面释热低且匀整，所以在失灵后嵬表面摸触则不易被察觉。(3)维护费用:与电伴热相比，蒸汽伴热较易发生故障，因此比电伴热须要更多的维护，如管线焊接处出现泄漏或缺陷以及管线可能出现腐蚀，因而就增加了修理量及能源费。依据杜邦公司的阅历，蒸汽伴热的维护费比电伴热约高一倍,它与机械和电气人员的工资及其技术水平、施工娴熟及管理水同等有关。5 .小结5.小结从上述初步对比，蒸汽伴热和电伴热各有利弊。结合国内目前状况，好像石油化工装置往往有多余廉价蒸汽，因此蒸汽伴热在相当时期内仍将为首选。二、蒸汽伴热管道的设计二、蒸汽伴热管道的设计在化工项目施工中，对于间断输送具有下列特性的流体的管路，应采纳加热爱护；

14、凝固点高于环境温度的流体管路；流体组份中能形成有害操作的冰或结晶；含有H2S.HC1.,C1.2等气体，能出现冷凝或形成水合物的管路；在环境温度下粘度很大，以致在起动循环之压力下连正常流量的一半也达不到的液体管；能出现不合须要的分别等。对上述管的加热各种加热爱护蒸气伴管、夹套管和电热带。其目的是爱护介质质温度符合生产工艺要求。各种加热爱护的保温层厚度按保温设计规定进行，当介质温度低于然汽温度、蒸汽管路或介质有防火、防爆的要求、输送凝固点低于50OC或具有腐蚀性、热敏性的介质以及介质与蒸汽接触时会产生有损害操作的事故等管路均应采纳伴管爱护。外蒸汽伴热管尤其在石化工厂中能得到广泛运用，其主要缘由如

15、下：（1）石化工厂内有副产蒸汽或乏汽可以利用，而且蒸汽潜热大,从而降低伴热常常费用。（2）适用范围普遍,操作温度在150C以下的工艺管道都可采纳。（3）不需什么特殊材料,便于施工和管理。8国内300kta合成城和520kta尿素联合工厂、300600kta乙烯装置及大部分石油化工装置等基本上都采纳蒸汽伴热来防止冻结。因有富余低压蒸汽可利用，同时为了节约蒸汽，可在装置区内设两个蒸汽伴热系统，分别供常年及冬季伴热用，到夏季可将冬季伴热管阀门关掉。下面结合技术资料，对蒸汽伴管的加热爱护施工技术进行分析。（一）蒸汽伴热系统的组成（一）蒸汽伴热系统的组成对于低于环境温度，易冷凝、凝固，或因热损失而粘度增高的工艺介质或腐蚀性气体中产生冷凝水而影响正常生产操作的管线、设备和仪表，除非有特殊加热处理，一般都应设蒸汽伴管。典型的蒸汽伴管管道系统见图6蒸汽伴热系统的组成为:蒸汽总管；蒸汽引入管；蒸汽安排站：蒸汽伴管；冷凝水收集站；冷凝水引出管：冷凝水总管。图6蒸汽伴热系统图6蒸汽伴热系统1.蒸汽伴热系统的设计内容：1.蒸汽伴热系统的设计内容：(1)伴管及伴管站布置图:全部须要蒸汽的伴热管,均用粗实线表示在其被伴管道的伴管布置图上：全部蒸汽伴管编号均表示在伴管布置图上：全部蒸汽伴管站及收集站,均表示在伴管布置图上：