牟元生，万旭光(烟台泰和新材料股份有限公司，山东 烟台 264006)

1 在化工工程中蒸汽伴热与电伴热的应用特点

在化工工程中，蒸汽伴热是一种传统的伴热形式，其应用特点主要在于，该种伴热方法将蒸汽作为传热介质，对化工管道进行间接加温，以免其冻伤损坏。在此过程中，蒸汽本身的热能承载性能就比较优越，加之该模式下，人们通常会用金属管道向外传导蒸汽中的热量，极大地减少了热能的损失。因此，该种传热方式往往更加稳定。此外，蒸汽伴热支持就地取材，一般直接使用化工工程内的低压蒸汽即可，但在该伴热条件下，蒸汽温度比较难以控制，很容易出现温度过高的问题。在电伴热方面，其应用特点主要在于，该种伴热方式是将电能作为温升驱动，通过将加热回路作为介质，实现直接伴热。从可靠性这一特点项目上来看，电伴热系统中通常设有自动加热器，可以在加热过程中对系统的加热操作进行调节，防止高温问题的出现，而且系统中的接地回路断路器，也可以有效预防电气故障，保证伴热的安全运行。因此，电伴热在实际应用中，具备明显的可靠性特点。

2 蒸汽伴热与电伴热在化工工程中应用的对比分析

2.1 加热工艺比较

2.1.1 蒸汽伴热加热工艺

在蒸汽伴热条件下，加热工艺原理为蒸汽的放热原理。在蒸汽加热工艺运行中，人们需要将伴热金属管设置在需要加热保温的化工管道系统中，然后蒸汽生成系统，会向伴热管输入蒸汽，蒸汽接触金属管时则会发生放热的物理反应，使热能通过伴热金属管传导给化工管道，实现伴热。在该工艺下，由于金属的导热性能优越，因此，这种形成于金属管之间的热传导能够极大地减少热能的散失，增强加热效率和效果。在此过程中，虽然该工艺在运行期间，蒸汽中的热量经常会在管道传输过程中存在损失，但从整体上来看，由于蒸汽的热能承载能力较强，因此，这部分热能损失基本不会对伴热温度产生影响，提高了蒸汽伴热工艺在保温、加热方面的可靠性。

2.1.2 电伴热加热工艺

电伴热加热工艺，即电力自动加热工艺。在该工艺的运行中，人们通过直接在化工管道系统中，设置功率调节装置与加热回路就可以实现化工工程管道的按需伴热。在电伴热加热工艺的背景下，用于加热的自调加热器就是一种成品设备，通常情况下无需进行维修，而且具有根据实际温度，调整加热功率的功能，避免了恒定功率引发的伴热故障。同时，用于承载电能、执行加热任务的加热回路线芯均具备绝缘外皮，可以有效规避短路等风险，为伴热工艺运行的安全性提供了保障。此外，在电加热的工艺下，热能会被直接传导给管道，不存在运输过程，以免了运输过程中热能的散失，提高了热能的利用率。

2.1.3 两者比较

根据上述论述，将电伴热、蒸汽伴热模式下的两种加热工艺进行对比，可以看出，蒸汽加热工艺存在一个热能输送过程，因此，相较于电加热工艺，其的热能利用率更低。一般来说，蒸汽加热的热能利用率在50%左右，而电加热工艺则可达到95%，因此，在能耗利用率上，电加热工艺的性能显然比较优越。此外，蒸汽加热工艺不支持精确的加热温度调节，且需要反复调试，以免出现温度过高的问题，而电加热工艺则可以实现根据实际温度进行自动协调加热，所以在可控性方面，电加热工艺的性能更好。

2.2 加热系统比较

2.2.1 蒸汽伴热加热系统

通常情况下，蒸汽伴热加热系统是由伴件、锅炉、控制原件、水质检测等构件组成，即使直接应用化工工程内的低压蒸汽，也依然需要添置数量繁多的附件，因此，在系统安装上所需的工程量较大。在蒸汽伴热加热系统中，主要用于传导热能的金属管道内壁很容易受蒸汽的影响，出现氧化腐蚀的现象，同时，系统中的一些零件也经常会被蒸汽腐蚀、氧化，导致系统对运维工作量的需求较大。此外，从系统结构的角度上来看，工作人员需要通过调节热水流量、蒸汽流量来实现温控，但热水、蒸汽流量调节操作比较繁琐、精确度低，因此，蒸汽加热系统不能被用于对温度要求较为严格的化工工程管道伴热中。

2.2.2 电伴热加热系统

电伴热加热系统主要是由电源、功率调节装置、加热回路组成，结构简单，运维方便。就目前来看，根据加热回路结构，以及构成回路的加热带材质的差异，电伴热加热系统可以被分为6种：自限温、并联式、串联式、高温电、硅橡胶电、MI加热电缆。工作人员可以结合化工工程管线的实际加热需求，选用相应类型的电伴热加热系统，以保证加热系统的效用。例如在潮湿、无爆炸性气体的工业设备管线伴热建设中，可以采用硅橡胶电伴热系统，以应对潮湿环境对系统加热带的腐蚀作用。而对于加热速度要求较高的管线伴热建设，则可使用MI加热电缆，并利用其短期加温至1 083 ℃的优势性能，满足管线伴热需求，增强伴热效果。

2.2.3 两者比较

结合上述论述，可以看出，相较于蒸汽加热系统，电伴热加热系统的结构显然更加简单。因此，无论在前期建设还是后期运维上，结构相对简单的电加热系统显然具有较大的优势。在此过程中，可供选择的电伴热加热系统类型也比较多，使工作人员可以根据化工工程的实际需求，针对不同化工工程管线部分，设置相应结构的电加热系统，以精准满足化工管道的伴热需求。此外，由于电伴热系统基本不涉及到蒸汽氧化腐蚀的问题，因此，在耐用性方面，电伴热系统也更具优势。

2.3 运行费用比较

2.3.1 蒸汽伴热运行费用

在蒸汽伴热条件下，伴热运行费用可以按照伴热所消耗的蒸汽量来计算。该计算公式为：管道单位时间耗蒸汽量×每吨蒸汽价格×运行时间+运维费用。在此过程中，由于化工厂的低压蒸汽可以直接被用于蒸汽伴热，因此，伴热所需蒸汽的价格较低。但如果所需伴热的管道与低压蒸汽生产设施距离较远，那么传输过程中的蒸汽损失就会增加，使整体的运行费用增加。从运维方面来看，蒸汽伴热机制中的零件、装置数量较多，且容易受到氧化腐蚀，因此，所需的运维成本较高。

2.3.2 电伴热运行费用

在电伴热运行中，应当按照电能的消耗量来计算运行费用，计算公式为：电价×用电量。但在此过程中，当电伴热系统将管道加热到既定温度后，则会进入保温状态，减少运行功率，降低耗电量。因此，电伴热系统运行中的电费支出比较合理。此外，由于电伴热装置基本不需要维护，使用寿命也比较长，所以其运行中所耗费的电费，可以被算作电伴热运行的全部费用。

2.3.3 两者比较

通过对电伴热、蒸汽伴热这两种情况下，伴热系统运行所需的费用，可以看出，在运维部分，蒸汽伴热系统所需的费用较高，而电伴热系统则基本无需运维费用。而从日常基础运行费用上来看，蒸汽伴热加热所需的蒸汽在投入使用时存在大量损耗，导致日常基础运行费用增加，而电伴热系统属于直接加热的伴热系统，电能损耗较少，且能够按需加热，节省了电能的消耗量。因此，电伴热系统所需的日常基础运行费用更低。基于此，从总体上来看，电伴热的运行费用较低。

2.4 投资成本比较

2.4.1 蒸汽伴热投资成本

在建设投资方面，由于化工厂的低压蒸汽可以直接用于蒸汽伴热，所以大多数情况下化工厂无需额外投入资金生产蒸汽，极大地降低了蒸汽伴热的投资成本。虽然除了蒸汽生产设施以外，还需配置一定数量的附件、装置，但这部分附件、装置的价格比较低廉，所以整体上，蒸汽伴热系统的投资成本依然较低，例如：在常规规模化工工程的蒸汽伴热体系中，起到主要运行作用的伴热输水系统，其材料购买费用仅为500元，安装费用仅为300元，同时，用量较大，能够达到2～3 t左右的伴热管，其价格也基本在500 元/t左右，安装费在700～800元，而配套石棉保护层，材料费用则在5 000元左右。由此可见，蒸汽伴热系统的前期投资较低。

2.4.2 电伴热加投资成本

在电伴热建设中，为了保证伴热效果顺利达到预期，人们通常需要进行精细的前期设计，导致在开工之前，化工厂就要投入一部分人力资源、设计咨询费用。在建设期间，虽然加热回路的施工操作比较简单，但系统对施工准确度要求较高，因此，其安装费也稍高。在此过程中，所需的材料以加热线缆为主，化工厂需要根据所选择的系统结构类型，购买相应的加热线缆。

不同类型的线缆其价格也存在差异。就目前来看，常用的电伴热加热线缆为133元/m，若建设规模为100 m，加上人工费用，大约应在13 000元以上。在此过程中，如果需要伴热的管道规模较大，或化工工程位于寒冷地区，保温需求大，那么电伴热系统建设投资的成本就会大幅度地提升[1]。

2.4.3 两者比较

综合上述论述可以看出，电伴热系统的建设投资成本显然要高于蒸汽伴热系统。由于蒸汽伴热系统对设计、施工的要求都不高，因此所需人工费低于电伴热系统。同时，蒸汽伴热系统建设所需构件、设备的价格也比较低廉，而电伴热系统的性能比较优越，使得其对配套构件质量等方面的要求较高，增加了构件、装置的成本价格，导致在单位需加热规模条件下，电伴热系统建设需要耗费更多的投资成本。在寒冷地区，化工工程所需伴热的规模会增加，使得电伴热系统的投资成本会更加高昂，因此，寒冷地区化工工程所应用的伴热系统大多为蒸汽伴热系统[2]。

3 结语

综上所述，根据化工工程实际情况，合理选用蒸汽或电伴热能够提升化工生产水平。在化工生产中，通过对比分析两种伴热形式，可以增强加热工艺应用效果、科学规划加热系统、节省运行费用、降低投资成本，从而达到更好的化工工程管道防冻保温效果，促进化工工程建设水平的发展。