浅谈工艺管道的伴热设计
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析1. 引言1.1 研究背景化工工艺管道蒸汽伴热系统是化工生产中常用的一种加热方式，通过将蒸汽输送到需要加热的管道周围，实现管道内介质的加热。
随着化工行业的发展和要求的提高，蒸汽伴热系统的设计和优化显得尤为重要。
研究背景部分将介绍当前蒸汽伴热系统设计中存在的问题和挑战，为后续研究提供理论支持和实践指导。
在化工生产过程中，管道输送的介质在运输过程中往往会遇到降温的问题，导致介质流动性变差甚至变为固态，影响生产效率。
为了解决这一问题，伴热系统应运而生，通过在管道周围布置伴热设备，提供热能补充，保持介质在运输过程中的温度稳定。
在实际应用中，由于管道结构、介质性质、工艺要求等因素的复杂影响，蒸汽伴热系统的设计和运行存在着一系列挑战和难点。
有必要对化工工艺管道蒸汽伴热系统的设计进行深入研究和分析，以提高系统的效率和安全性。
1.2 研究目的本文旨在通过对化工工艺管道蒸汽伴热系统的设计分析，探讨如何提高系统的效率和安全性。
具体研究目的包括：1. 分析蒸汽伴热系统的原理，深入了解其工作机制和能量传递方式；2. 探讨化工工艺管道蒸汽伴热系统设计的关键要点，包括管道选材、绝热材料和保温措施等；3. 研究伴热系统设计参数的选择方法，以确保系统能够实现预期的加热效果；4. 探讨伴热系统的优化设计策略，包括提高系统效率、降低能耗等方面；5. 对伴热系统的安全性进行分析，探讨可能存在的安全隐患并提出相应的预防措施。
通过以上研究，旨在为化工工艺管道蒸汽伴热系统的设计和应用提供理论支持和实践指导，为工程技术人员提供参考，提高系统的可靠性和安全性。
1.3 研究意义通过对伴热系统的设计分析，能够有效地降低能源消耗，提高能源利用率，实现节能减排的目标。
合理设计的伴热系统能够提高管道输送介质的稳定性，减少生产过程中的质量问题，保证产品的质量符合标准要求。
伴热系统的安全性分析也是至关重要的，合理设计可以避免因管道温度过高或过低而导致的安全隐患，保障生产过程和人员安全。
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析一、引言在化工生产过程中，许多管道需要保持一定的温度以保证工艺过程的正常运行。
蒸汽伴热系统是一种常用的加热方式，通过在管道周围设置蒸汽伴热装置，利用蒸汽的热量来保持管道的温度。
本文将从蒸汽伴热系统的设计原理、系统组成、设计要点以及应用案例等方面进行分析，为化工工艺管道蒸汽伴热系统的设计提供参考。
二、蒸汽伴热系统的设计原理蒸汽伴热系统是利用蒸汽的高温热量来对管道进行加热的一种方式。
其设计原理主要包括蒸汽供应、伴热管道的选型、控制方式和安全保护等方面。
1. 蒸汽供应蒸汽伴热系统首先需要有稳定的蒸汽供应，通常情况下可以通过锅炉等设备供应高温高压的蒸汽。
蒸汽的温度和压力需要根据管道所需的加热温度和长度来确定，以确保蒸汽能够充分覆盖整个管道，并保持稳定的加热效果。
2. 伴热管道的选型伴热管道的选型需要考虑管道的材质、尺寸和工作温度等因素。
通常采用的伴热管道材质包括不锈钢、碳钢和合金钢等，其尺寸和工作温度需要根据具体的工艺要求进行选择。
伴热管道的绝热层和保护层也需要根据工作环境的要求进行设计，以确保伴热效果和系统的安全性。
3. 控制方式蒸汽伴热系统的控制方式通常包括手动控制和自动控制两种方式。
手动控制需要操作人员根据工艺要求来调节蒸汽的供应量和管道的加热温度，而自动控制则可以通过传感器和控制系统来实现对蒸汽伴热系统的自动监测和调节，从而提高系统的稳定性和安全性。
4. 安全保护蒸汽伴热系统在设计过程中需要考虑系统的安全保护措施，包括过热保护、漏水报警、防火防爆等方面。
这些安全保护措施可以有效地预防因管道堵塞、漏水或其他异常情况导致的安全事故，保障生产系统的安全运行。
三、蒸汽伴热系统的系统组成蒸汽伴热系统通常由蒸汽供应系统、伴热管道系统、控制系统和安全保护系统等部分组成。
1. 蒸汽供应系统蒸汽供应系统包括蒸汽锅炉、蒸汽管道、蒸汽调节阀、疏水阀等设备。
蒸汽锅炉负责产生高温高压的蒸汽，而蒸汽管道和调节阀则用于将蒸汽输送到伴热管道系统中，并保持稳定的供应量和压力。
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析
化工工艺管道蒸汽伴热系统设计分析一、引言化工工艺管道在输送化工产品过程中，常常需要通过加热来保持产品的流动性和稳定性，而蒸汽伴热系统就是一种常见的加热方式。
蒸汽伴热系统是通过将蒸汽流经管道外壁的伴热导热缆，用来提供管道的加热。
本文旨在对化工工艺管道蒸汽伴热系统的设计及分析进行讨论。
二、蒸汽伴热系统的设计原则1. 选择合适的绝热材料在设计蒸汽伴热系统时，首先要选择合适的绝热材料来包裹管道以减少热量的损失。
通常情况下，使用泡沫玻璃、硅酸盐绝热材料等材料是比较常见的选择。
还需要考虑绝热材料的耐高温性能和导热系数。
2. 确定合适的伴热导热缆为了确保管道的加热效果，需要选择合适的伴热导热缆。
通常情况下，根据管道的材质、直径和长度等参数来确定伴热导热缆的型号和数量。
还需要考虑伴热导热缆的耐高温性能、使用寿命和安全可靠性。
3. 合理布局伴热导热缆在设计蒸汽伴热系统时，需要合理布局伴热导热缆，确保其能够覆盖整个管道并且均匀分布。
还需要避免伴热导热缆之间的交叉和重叠，以免影响加热效果。
4. 按需设置温度控制装置为了确保管道的加热温度能够满足工艺需要，需要按需设置温度控制装置。
通常情况下，可以选择温度传感器和温度控制器来实现对管道加热温度的监控和调节。
三、蒸汽伴热系统的设计分析1. 伴热系统的热损失在蒸汽伴热系统设计中，热损失是一个重要的参数。
热损失的大小取决于伴热导热缆的功率、绝热材料的性能以及管道的工作温度等因素。
通过合理选择伴热导热缆的功率和绝热材料的性能，可以有效减少热损失，提高系统的能效。
2. 伴热系统的安全性在设计蒸汽伴热系统时，安全性是一个至关重要的考量因素。
需要保证伴热导热缆和绝热材料的耐高温性能，以及温度控制装置的可靠性。
还需要考虑伴热系统在使用过程中的安全性和稳定性，避免发生温度过高、漏电等安全事故。
四、蒸汽伴热系统的应用案例以某化工厂的生产管道为例，通过蒸汽伴热系统来保持管道的加热温度。
首先对管道进行绝热包裹，然后根据管道的实际情况选择合适的伴热导热缆并进行布局，最后设置温度控制装置进行温度监控和调节。
浅谈化工工艺管道的蒸汽伴热设计分析
浅谈化工工艺管道的蒸汽伴热设计分析化工工艺管道常常需要通过蒸汽伴热来维持流体的温度，保证工艺的正常运行。
在化工工艺管道的设计和实施中，蒸汽伴热的设计分析具有重要的意义。
本文将从化工管道的伴热原理和伴热设计两个方面介绍化工工艺管道的蒸汽伴热设计分析。
一、化工管道的蒸汽伴热原理1. 伴热的定义伴热是一种通过传递热量的方式来维持管道内流体温度不变的技术，一般通常是通过蒸汽进行伴热。
2. 伴热原理化工管道中的伴热原理就是在管道外部加装一层防热材料，来减少管道内部流体热量的损失。
当管道里的流体温度低于要求时，通过伴热管路输送蒸汽到伴热套管内部，加热管道周围的防热材料，最终将热量传导到管道中的流体中，达到维持工艺流体温度的目的。
伴热管路的设计中，需要考虑以下几点因素：（1）管道温度差和温度波动从伴热管路到达管道中的流体，需要穿透伴热套管和防热材料隔热层，经过热传导才能加热管道内的流体。
因此，传热的速度和管道温度差密切相关，温度差越大和温度波动越剧烈，蒸汽伴热所需要的热量越多。
所以在进行伴热设计时，要应根据管道实际工况计算温度差和伴热所需要的热量。
（2）管道内流体的性质伴热管路的设计要求在传导热量过程中不引起管道内流体性质的变化，因此要求伴热设计符合管道内流体的要求。
特别是在流体粘度、密度、腐蚀性、流速、总体积，以及运行参数等方面考虑充分，确保设计的伴热可达到工艺与安全要求。
（3）伴热管路的材料选择伴热管路的材料选择也是设计中的一个非常重要的问题。
一般情况下，伴热管路的材料应该能够耐受高温和高压，同时对于强腐蚀性的流体还需要具备耐腐蚀性。
常用的材料有镍基合金、钛合金、不锈钢等。
伴热不仅可以维持管道内流体的温度，还能够节约能源，将蒸汽剩余能量转化为热能，达到多重效果。
因此，对于需要动态操作且在很长时间内需保持温度恒定且非常依赖温度的流体密闭管道，使用蒸汽伴热可谓是最佳选择。
三、结论化工管道的蒸汽伴热设计分析对于保证化工过程的工艺安全和提高化工过程的效率和可靠性具有非常重要的作用。
化工工艺管道的伴热
化工工艺管道的伴热摘要化工生产中，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。
绝热一词，就是对保温跟保冷两个词的一个统称，然而在实际的生产过程当中，人们为了防止相关的设备以及工艺管道可能会向周围的环境当中中释放或者吸收热量，于此同时，在冬季较寒冷的地区，为了防止管道和设备内的介质由于外界的低温环境而造成物理变化，因此绝热工程已经成为当前现代化工装置中不可缺少的一部分。
关键词：化工，管道，设备，伴热第1章工艺管道的伴热系统1.1工艺管道伴热的主要方式（1）内伴热管道伴热：载体伴热管道是被安装在工艺管道内部的，因此其热量可以全部释放于主管道内部。
（2）外伴热管道伴热：载体伴热管道是被安装在工艺管道外部的，因此其热量一部分可以释放到主管道内部，其余部分可以通过保温层释放到了周围的环境中。
如果伴热系统需要的传热量比较大，或者是工艺主管道对温度要求要有一定的温升值时，则需要多条管道共同来伴热，或者是采用传热系数更大的传热胶泥，填充在外伴热管与主管之间。
（3）夹套管道伴热：载体夹套伴热管，就是在工艺管道的外面再安装一套管道，就相当于内管和外管，内外管之间就形成一个换热空间，最终达到工艺要求的伴热效果。
（4）电伴热：电伴热带被缠绕在需要加热的工艺管道外部，其利用电阻体的发热用来补充工艺管道的热量损失。
1.2自调控伴热系统1.2.1 自调控伴热技术自调控伴热技术是新型的一种伴热方式，早在上世纪六十年代，日本就通过直接通电法来加热沥青管道，以达到提高它的流动性的目的。
这种新型的技术，操作起来不仅方便简单，而且运行维护的费用也相对比较低，不仅如此，它的操控性能也比较好，能在短时间内就将要求的伴热温度调整到温度参数范围内。
1.2.2自调控伴热原理自调控伴热的主要原理，是将电缆线和所需要伴热的管道捆绑在一起来达到伴热的目的，通常情况下自调控伴热电缆线是由两根平行的镀锌或者镀银的铜制电缆线构成，其外部是一层高分子半导体材料，最外层是由一种具有阻燃绝燃的护套构成的。
石化工艺管道的伴热设计
石化工艺管道的伴热设计石油化工作为支持社会现代化发展的关键基础在此情况下要引起足够的重视，特别是对于工艺管道部分建设情况。
工艺设备及所用管道中所产生的部分伴热问题在石油化工中一直受到较多关注，同时伴热技术也在不断的发展，在解决保温、防冻等相关需求的同时也满足了热的供应。
就管线的设计来说，管线的伴热式设计是管线的一种特有的设计方法，它的应用离不开绝缘体的应用。
通过对管线的伴热系统的研究，可以使管线的伴热系统达到自动化，从而使管线的伴热系统达到技术要求。
伴随供热系统是石化管线的一种间接供热方法，与其他供热方法有明显的不同。
多因素管线的伴热设计大多是为了充分地将热能作为伴热源来使用，并能够更好地确保管线的安全性。
目前的管内伴热式按照伴热媒质的差异，应该分为两种形式的伴热式:电力伴热式和水蒸气伴热式。
以往管道伴热多用蒸汽作外供热源通过伴热管补偿其散热损失。
这种传统的伴热方式伴热所需维持的温度无法控制；耗热量大安装和维修的工作量大生产管理不方便。
采用电伴热可以有效利用能量有效控制温度。
电伴热方式有感应加热法、直接通电法、电阻加热法等。
化工工艺管道电伴热设计时，一般都是以通电，电阻和感应加热为伴热保温设计。
本实用新型通过电伴热的方式进行设计，结构的设计简单方便，安全系数较高，对日常的维修也没有过多的要求。
此外，近年来随着人们对于电伴热的不断研究，电伴热技术不断发展起来，在能耗逐渐下降的情况下，能源利用率得到有效提升。
是否能有效节省能源一般需要注意电伴热伴热容量的提升，其原则是:因伴热容量较大，设备运行成本随之升高，所以相关工作人员在设计时要借助计算机来计算热容量启动工况，并加以分析与设计，从而实现整体运行能量节省;因伴热容量低会使管道利用率降低，所以在设计中应重视伴热容量过低造成热能浪费。
化工工艺管道的伴热设计研究
化工工艺管道的伴热设计研究一、引言在化工生产过程中，管道输送是必不可少的环节。
很多化工管道需要在恶劣环境条件下进行输送，比如在低温环境下，管道可能会出现结冰的情况，从而导致输送的中断。
为了解决这一问题，伴热技术应运而生。
伴热是通过在管道周围安装加热设备，利用电、蒸汽或热导体等方式将管道保持在一定温度，以防止管道结冰、保证液体在管道中的正常运行。
伴热设计成为了化工工艺管道设计中的重要环节。
本文将针对化工工艺管道的伴热设计展开研究，探讨伴热设计中的关键问题和解决方法，提出一些改进建议，以期为化工工艺管道的伴热设计提供有价值的参考。
二、化工工艺管道的伴热设计原理化工工艺管道的伴热设计需要考虑的主要问题包括管道输送介质的特性、管道环境条件、管道材质、输送介质的温度要求等。
在进行伴热设计时，首先需要对管道进行热力学分析，确定管道保温的类型、保温材料、保温厚度等参数。
1. 输送介质的特性化工工艺管道的输送介质种类多样，包括液态、气态、固态等多种物质。
这些不同的物质对于伴热设计有着不同的要求。
对于易结冰的液态介质，需要在管道周围安装能够提供足够热量以保持介质在管道中处于液态状态的伴热系统。
2. 管道环境条件管道的环境条件也是决定伴热设计的重要因素。
比如在低温、高湿、潮湿等环境下，管道更容易结冰。
管道的周围环境条件还包括周围设备的热态、工作环境的温度、环境湿度等。
3. 管道材质管道材质的选择对伴热设计也有着直接影响。
不同材质的管道传热性能、热膨胀系数等都不尽相同，因此在伴热设计中需要对管道材质进行充分的考虑。
4. 输送介质的温度要求不同的输送介质对温度的要求也不尽相同，有的需要在一定的温度下保持流动状态，有的需要在一定的温度下保持凝固状态。
在伴热设计中需要根据输送介质的特性进行合理的设计。
基于以上原理，化工工艺管道的伴热设计需要充分考虑以上因素，并选择合适的伴热方法和设备，以确保管道在恶劣条件下能够正常运行。
在对化工工艺管道进行伴热设计时，存在一些关键问题需要引起重视。
浅谈化工工艺管道的伴热设计
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浅谈化 工工艺管道 的伴 热设计
武蕊 ， 少峰 高
（ 津 市化 工 设 计 院 ，天 津 ３ ０ ９ ） 天 ０ １ ３
设 ， 宜避 免或 减少 “ ” ； 且 Ｕ形
５ 蒸汽伴 管的设 计要求【 ２ ］
蒸 汽伴 管 常 以 ０３ １ ＭＰ ．～ ． ａ的饱 和蒸 汽作 为 加 ０ 热 介 质 ，伴 管 直 径 一 般 为 １～ ６ ５ ７ｍｍ，但 常 用 １～ ８
２ｒ ５ ｍ。输 送 凝 固点低 于 ５ ℃的物料 ， ａ Ｏ 可采 用 压力 为
离垫 ， 隔离垫 厚 １ ｍｍ， ５ｍｍ。 宽 ０
５４ 其 它 设 计 要 求 ．
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蒸 汽分 配站
疏 水 站
蒸汽分配管 蒸汽引入管 凝 结水 集合 管凝 结水 引出管
“ ” 超 过 “６ 时 ， 设 立 二 个 或 二 个 以 上 疏 Ｓ值 １” 宜
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输 送 腐 蚀 性 或 热敏 性 介 质 的 管 道 不 可 与 伴 管 直 接 接 触 ， 管 道 与 伴 管 之 间 要 加 一层 隔 离板 （ 在 如
伴热。 Βιβλιοθήκη 能导致腐蚀或影响正常操作 的气体管道 ；
３ ） 在操作过程 中， 由于介 质压力 突然下 降而 自 冷 ， 能冻 结导 致堵 塞 的管 道 ； 可
４ ） 切换操作或间接停输期间 ， 内介质 由于热 管 损失造成 温度下降 ， 介质不能放净 吹扫可能凝 固的 管道 ；
５在 输 送 过程 中 ， ） 由于热 损 失 可 能 析 出结 晶 的 管道 ；
化工工艺管道的伴热设计研究
化工工艺管道的伴热设计研究伴热技术是化工工艺管道中常用的一种保温措施，它可以有效地保持管道内介质的温度，确保化工生产过程的稳定运行。
伴热设计是一个非常重要的环节，它涉及到管道的材质选择、伴热系统的布置、控制方式等多个方面。
本文将探讨化工工艺管道伴热设计的研究内容，以期为相关领域的从业人员提供一些参考和借鉴。
一、伴热设计的重要性伴热设计在化工工艺管道中的重要性不言而喻。
化工生产过程中的介质可能是高温液体或气体，如果管道温度过低会导致介质凝固或结冰，影响流动性能。
部分介质在长时间的低温环境中容易发生化学反应，导致质量变化，甚至危及设备和人身安全。
伴热设计的合理性和有效性对于工艺管道的运行安全和生产效率至关重要。
二、伴热设计的研究内容1. 管道材质和伴热系统匹配在伴热设计中，首先需要选择合适的管道材质和伴热系统，以确保伴热效果和安全可靠性。
管道材质应具有良好的耐高温性能，而且要考虑介质的腐蚀性，以免对管道材质造成损害。
伴热系统应根据管道的长度、直径、介质的特性和需要的伴热温度来确定，包括伴热电缆、伴热管、伴热带等不同形式的伴热设备。
2. 伴热系统的布置和控制伴热系统的布置和控制直接影响着伴热效果和能耗消耗。
合理的布置可以在保证伴热效果的情况下尽量减少能耗，使之更加节能环保。
伴热系统需要配备相应的控制设备，比如温度传感器、控制器和保护装置等，以实现对介质温度的监测和控制。
3. 热损失的计算和补偿伴热设计需要进行管道的热损失计算，以确定需要的伴热功率和伴热系统的配置。
在实际运行中，伴热系统还需要根据环境温度的变化进行补偿，尤其是在寒冷地区或者户外管道的情况下，需要考虑日照、风速等因素对管道温度的影响，有效地保证管道温度的稳定和一致性。
4. 安全性和可靠性考虑在伴热设计中，安全性和可靠性是首要考虑的因素。
伴热系统的安装需要符合相关的安全标准和规范，确保在运行过程中不会对设备和人员造成危害。
伴热系统的可靠性也需要考虑，比如在电力供应不稳定或者设备故障的情况下，伴热系统应具有自动保护功能，确保管道温度不会出现严重的波动或者偏离设计温度。
化工工艺管道的伴热设计研究
化工工艺管道的伴热设计研究一、引言化工工艺管道在生产过程中需要传输各种化工原料和产物，其中许多物质在低温下会形成结晶，导致管道堵塞甚至爆裂，影响生产安全和稳定。
在寒冷地区或需要长距离输送的管道中，常常需要对管道进行保温和伴热措施，以确保管道的正常运行。
本文将重点讨论关于化工工艺管道的伴热设计研究。
二、伴热原理伴热是通过加热电缆或加热带来提供管道的保温和加热功能，以防止化工原料在管道中结冰或凝固。
伴热系统主要包括加热电缆或加热带、保温层和外层保护材料。
加热电缆或加热带通过电能将热量传递给管道，保温层隔绝外界温度，外层保护材料则保护整个伴热系统不受外界环境的影响。
在伴热系统设计中，需要考虑管道的输送介质、环境温度、管道材料、管道尺寸、输送距离等因素，以确定正确的伴热方式和参数。
通过合理的伴热设计，可以有效提高管道的安全性和运行稳定性，避免因结冰或凝固导致的意外事故。
三、伴热设计关键技术1. 伴热方式选择常见的伴热方式包括自限制型伴热系统和恒功率型伴热系统。
自限制型伴热系统具有在管道被加热至一定温度时，加热功率自动减小的特性，适用于管道长距离输送和多介质混输的情况。
而恒功率型伴热系统则适用于对管道要求较高的温度保持和均匀性的场合。
2. 伴热电缆选型伴热电缆的选型需要考虑介质的特性、工作温度范围、耐高温能力、抗腐蚀性能和机械强度等因素。
根据管道的输送介质和工作条件，确定合适的伴热电缆类型和规格。
3. 伴热系统布局良好的伴热系统布局可以有效提高热量传递效率，减少能源消耗。
在伴热系统布局设计中，需要考虑管道的特殊形状、支架位置、电源供应情况等因素，确保整个伴热系统均匀、高效地工作。
4. 伴热控制伴热控制系统对伴热系统的运行稳定性和安全性至关重要。
合理选择伴热控制方式，例如温度控制器、温度传感器和保护装置，能够实时监测管道温度变化，保证管道在安全温度范围内运行。
四、伴热设计实例为了更好地说明伴热设计的关键技术，下面将结合一个化工工艺管道的伴热设计实例进行详细介绍。
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浅谈工艺管道的伴热设计
浅谈工艺管道的伴热设计
摘要:随着社会环保意识的增强,优化管道伴热设计以实现节能降耗愈发具有重要的意义。
从4 个方面探讨了通过管道伴热的优化设计实现节能降耗的可行性:统筹规划装五内伴热方案以实现伴管热量的充分利用, 减少了伴管的使用长度;将工艺管道伴热需求分类,按需求开启伴热;优化配管布置以实现减少伴管长度的目的;合理选用伴热介质以降低热量的消耗。
关键词: 管道伴热；节能；统筹规划；配管布置
中图分类号： TE08文献标识码： A
管道伴热主要是防止管内介质冻结、凝固、组分分离、结晶、气体冷凝以及维持管内介质操作温度(粘度)。
典型的应用实例有:管道水的防冻;熔融化学物质的传输如磷酸、硫、对二甲苯;维持泵输送流体的低粘度如石油产品、聚合物等;避免燃料气的冷凝及其所导致的不正常燃烧;防止管送天然气里的湿气冷凝;防止调节阀组、备用泵的冻结;消除湿气冷凝引起的管道硫化氢腐蚀。
管道的伴热与否、伴热强度一般在基础设计阶段就已经确定, 而伴热方案的确定(如伴热站的设置)往往在详细工程设计阶段进行, 在当前石化行业快速发展的大背景下, 紧张的设计周期在一定程度制约了伴热方案的设计优化。
那么, 在伴热设计上花更多的设计时间是否有必要? 答案是肯定的:(l) 伴热的成本并非一次成本还需加上后期的运行成本; (2 )借鉴商界的“长尾理论”即众多小市场可汇聚成与主流相匹敌的市场能量, 表明管道伴热的节能优化设计有巨大的市场潜力。
石油化工装置伴热管道的伴热方式分为内伴热管伴热、外伴热管伴热、夹套管伴热和电伴热。
1 伴热按装置统筹设计的方案的优势
一般来说, 一个装置都会划分成几个分区分别进行配管设计,
有时管道伴热设计也由各自的分区设计人来完成。
管道的走向基本上是从设备到设备, 而两个设备常常会在不同的分区, 即一根管道经常要横跨不同的设计分区。
分区管道伴热设计在应对这种情况时就会显得捉襟见肘, 它不仅会增加伴管长度和阀门数量, 而且相应地造成伴热效率降低。
本文以一个极端的例子说明分区管道伴热设计的弊端,详见图1 和图2 。
图1 和图2 中的例子假定了有一根工艺管道同时跨越了4 个分区, 图1 表示的是管道按分区伴热时的方案, 图2 表示的是管道按装置统筹伴热时的方案。
图l 的方案会在分区界面处产生或短或长的双伴热部分;而图2 的方案不仅满足了工艺伴热的要求, 而且使伴管的热量充分利用, 节省了伴管长度与阀门数量。
图1 管道按分区伴热时的方案
图2 管道按装置统筹伴热时的方案
2 伴热按工艺需求的合理分类
需要伴热的管道有7 类:(l)需从外部补偿管内介质热损失, 以维持被输送介质温度的管道;(2)在输送过程中, 由于热损失而产生凝液, 并可能导致腐蚀或影响正常操作的气体管道;(3)在操作过程中, 由于介质压力突然下降而自冷, 可能冻结导致堵塞的管道;(4)在切换操作或者停输期间, 管内介质由于热损失造成温度下降, 介质不能放净吹扫而可能凝固的管道;(5)在输送过程中,由于热损失可能析出结晶的管道;(6)输送介质由于热损失粘度增高, 系统阻力增加输送量下降, 达不到工艺最小允许量的管道;(7)输送介质的凝固点等于或高于环境温度的管道。
这7 类管道亦可分为:需连续伴热与间断伴热的管道。
需连续伴热的管道还可以细分成受环境温度影响的与不受环境温度影响的;前者的判断标准是:当环境温度超过一定数值, 管道可不用伴热。
SH/T3040《石油化工管道伴管和夹套管设计规范》规定了环境温度取历年最冷月份平均温度的平均值, 此规定可以最大程度地保证管道
的全年平稳运行, 但能源的浪费也是显而易见的,原因是我国大部分地区一年的气温变化是比较明显的。
因此, 本文建议伴热强度的计算仍取历年最冷月份平均温度的平均值为环境温度, 但可将一年根据
不同地区的气候变化规律划分成几组连续的时间段, 再分别取每段
时间最冷月份平均温度的平均值, 然后按被伴热介质的工艺要求分
别判定在各自环境温度下伴热开启的必要性。
至于一年如何划分成几组连续的时间段,结合上述的分析,本文将被伴热管道分为3 类:
(1)不受环境温度影响的被伴热管道。
此项可归为一类单独伴热, 例如, 同一(几)根蒸汽伴管只对此类管道伴热。
(2)受环境温度影响的被伴热管道。
此项可根据上述几组时间段的环境温度对被伴热管道的需求进行区分,合并同类项分开伴热。
在装置运行期间,按不同时间段的需求开启或关闭伴热。
(3)间断伴热的管道。
此项可归为一类单独伴热,只在需要时开启伴热。
3 被伴热管道的合理布置
被伴热管道的配管设计优化可以在一定程度上降低伴热投人和
节约能耗。
3 .1 被伴热管道的集中布置
在符合工艺流程要求的前提下, 将具备条件的被伴热管道集中、靠近布置后,伴热导管的长度会缩短,热损失也相应减少,从而提高伴热效率。
3 .2 管径较小的被伴热管道共用伴管
伴管(碳钢管)最小口径为DN15,一般情况下其伴热能力对于管径较小的被伴热管道是过剩的,尤其是当伴热介质为蒸汽时。
将伴热分类相同的小管径被伴热管道集中在一起共用伴管,不仅可以最大程度地利用伴热能力,而且可以减少伴管长度和阀门数量。
3 .3 细化局部被伴热管道的设计
局部被伴热管道在工艺流程上可以较容易识别出来,但对于目前普遍采用三维模型( 以PDMs为例)进行配管设计的背景下,很难设置一根管道不同部位的伴热属性。
局部被伴热管道的伴热对象如调节阀组、备用泵进出口管道(分支后、汇合点前),伴热目的是为了防止管
道盲端部分的介质凝固,被伴热管道自身的温度有可能较高而且其下游可能是去换热器冷却。
因此,如果将此类管道整根伴热,能源的浪费有叠加的可能。
为了避免这种情况发生,可以在进行配管设计时将管道对应的管号人为拆分即给需伴热的管段单独设置管号,对拆分出来管号单独设置管道伴热属性。
4 伴热介质的合理选用
外伴热管的伴热介质有:蒸汽、热水以及其他介质。
本文讨论蒸汽和热水这两种伴热介质。
4 .1 蒸汽伴热
蒸汽伴热的优点是:(1)蒸汽的高热输出性可用于加热或伴热高
凝点油品;(2)蒸汽伴热为管道提供了大量热量,具有可靠的伴热效果;(3)充分利用了石化行业中的季节性过剩蒸汽。
4 .2 热水伴热
热水伴热的优点是:热水伴热适用于管道维持操作温度不高或不能采用高温介质伴热的管道。
热水伴热具有运行平稳、伴热均匀、易于操作等特点,不仅能有效利用余热,节约大量蒸汽,而且可以控制被伴热物料的温度,能防止物料变质。
4 .3 蒸汽伴热与热水伴热的对比
首先,热水伴热本身就是将低温热充分利用的实践, 它的应用在一定意义上也是降低能耗的一种方法。
此外,热水伴管的介质温度比蒸汽伴管低,采用热水伴热时的散热损失相应地会小于蒸汽伴热的散热损失达20% 或以上,这在一些实践中也得到了证明。
因此,在条件允许的情况下,尽量选择热水伴热对伴热系统的节能具有一定的效果,比如(l)介质温度要求较低的的工艺管道、输送介质温度或环境温度接近或低于其凝固点的管道,宜采用热水伴热;(2)液体介质凝固点低于40℃的管道、气体介质露点高于环境温度且低于40℃的管道及热敏性介质管道,宜采用热水伴热。
虽然热水伴热在节能上有一定优势, 但是对于被伴热介质温度要求较高的场合,选用蒸汽伴热保证管道的平稳运行也是很有必要的。
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