化工工艺管道的伴热设计

2016-03-14刘磊

工程技术研究 2016年11期

关键词：电伴胶泥热管

刘磊

（山西亚乐士环保技术股份有限公司，山西晋中 030600）

化工工艺管道的伴热设计

刘磊

（山西亚乐士环保技术股份有限公司，山西晋中 030600）

为预防加工环节中管道与设备向四周环境吸收或者散发能量，绝热项目已成为化工装置当中无法或缺的一个部分。文章结合工艺管道伴热系统方面的设计，对相关知识进行概述、归纳，研究化工工艺管道方面的伴热设计，以期给设计同行提供条件，增加行业管道的设计能力。

加工；环节；化工；伴热系统；设计

管道依据输送载体特点，能够分成保温伴热管道和非保温管道以及保温管道。煤油与汽油等通常采取非保温管道输送的方式，间断传输的油料、燃料油以及农业柴油等通常采取保温伴热管道输送的方式，持续传输的原油等通常采用保温管道输送的方式。保温的主要目的是节省能源，缩减热损失；符合工艺加工的条件，发挥与维持加工力；以及避免表面受伤，完善工作氛围。

1 化工工艺管道

1.1 伴热形式

常见的伴热有电伴热带以及夹套管与伴管三种形式，其伴热载体包含电能与热油、蒸汽以及热水。海上平台因为受到空间影响而大多采取电伴热的方式。电伴热拥有工作方便、安全可行、基本维修业务量少等特点；且能量的合理使用率较高，运作费用不高；所保持的温度能进行合理地控制，避免管道载体温度过高。电伴热形式包含电阻加热法以及直接通电法与感应加热法3种。

1.2 伴热分配站

伴热分配站注意事项：①分配站通常应设定一类固定框架以及一类滑动框架；②分配站区域的低点必须包含切断阀与排液管。同时，蒸汽分配站也必须设定疏水阀装置；③仪表运用的伴热供水站／供汽通常宜简单设定，禁止和管道的伴热站统一使用。设计方案同管道类似（仪表元件方面的伴热由仪表领域进行设计，管道领域只提供站点）；④分配站应尽量靠柱、墙等装置，方位应尽量使得伴前管道变短。

1.3 伴热管道

伴热管道注意事项：①每一组伴热供汽总管中的切断阀一般置于蒸汽/热水主管中的出口位置，同时安装于水平管当中，此阀应采取截止阀的方式；②伴热供汽总管必须从热水/蒸汽主管顶面引出来，伴热供汽管必须从伴热站区域的水平或者顶面引出来；③用于油管内的伴热蒸汽管的管子，必须进行科学的筛选，采取无缝钢管的方式，管子的外表面与内表面禁止有裂缝、以及大于柄靛厚度8%左右的负偏差的机械损害等弊端；④每一根内伴热管选用长度时，必须比外面安排的油管稍长一点，使其在油管两端100～200mm之间通过弯头穿梭到油管管壁当中；⑤内伴热管油管之外的连通管，一般通过n型、U型弯管进行连接。若涵管法兰连接，蒸汽连通管同样法兰连接，以便检修时进行全面的拆装。在油管前的连通管必须和油管坡向以及坡度相同。在合理的连通管中设置检查阀门框架，以便随时检测。

2 化工工艺管道的伴热设计

石油化工等公司热输管道用来伴热、保温以及加热的新工艺与新技术，即管道集肤效应伴热技术（SECT法）。它应用于高凝油与稠油以及超稠油管道领域的加热与伴热。其中，集肤效应加热法一般由维护外壳、保温层面以及输油管道与伴热管4部分构成。伴热管与输油管道均属于普通钢管范畴，伴热管的直径是15～40mm，间断地焊接于输油管道当中，耐热电缆则穿梭于伴热管上，外面属于防水外壳与保温层范畴。耐热电缆贯穿于伴热钢管当中，在电缆的一端处通入有关的单相交流电。交变电流通过伴热管、电缆时，因为邻近效应以及集肤效应的影响，电流并非完全沿管壁流入，而是聚集于伴热管中的表层区域。管壁集肤层中的导电截面缩减，交流阻抗明显提高，在一样的电流影响下，伴热管获得了巨大的加热功能，通过传导使得输油管线的温度增加。

假如伴热体装置的热容量正好可以弥补日常形态下的散热亏损，不仅启动期限不短，且管道运用率不高。为了启动加热，提供多一点的伴热容量十分必要。容量太大则启动期限不长，尽管加热能量能够节省，然而设备费用会增加。正常运作的时候运作费会提升。所以，应假设每年整体运转期限、停止时刻、暂停与启动的基本次数，明确最合理的伴热体容量。

伴管工作图的基础设计：①在伴热分析的前提下，依据选择的伴热设计渠道实现伴管工作图管道分布设计；②3维电脑模型设计。a.在伴热分析（规划）图的前提下输入回流管总管以及分配站的管道形态；b.通常伴后管与伴管以及伴前管不建立模型，通过被伴管轴测图来填制伴管表的内容。当工程有指定要求的时候可以对伴后管与伴管以及伴前管构建模型。

伴热体装置的热容量无论是电加热还是热源加热均要求具有很多的热量。电加热主要是通过定电开关进行控制的，启动早期和正常工作时的电量并非出现了转变。加热热源时，只要求热源保持恒定，因为输送管温度同热源温度的差距不小，势必要求具有较多的热容量。启动时，考虑蒸汽伴热管中的热负荷应对输送管所吸收的热量状况，同时当其长度大于100～200m的时候，还应当考虑供热的蒸汽主管装置的热损失。

伴热管装置的蒸汽温度，不运用传热胶泥时，必须比输送管载体温度大1倍；运用传热胶泥时，只需比输送载体温度高15℃左右。传热胶泥能直接抹于被伴热管以及伴热蒸汽管当中，以加强它们彼此间的传热功能。目前在市场中还能够买到完整的传热胶泥条。其中，传热胶泥装置不耐高温，详细温度应用范围如制造厂的说明书所示。