【毕业设计】化工管道伴热设计

世纪年代初，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聚合的聚合液送往喷雾干燥厂房。

美国加拿大等亦都自世纪年代起陆续在石油天然气和化工等领域采用电加热法。

它不仅操作方便运行维护费用低而且控制性能比较好，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，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，外敷层具有特性的高分子半导体材料，最外层则为阻燃绝缘护套构成，由于这种平行结构，伴热电缆使用时，可根据需要裁剪成任意长度使用，采用二通或三通连接。

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复合材料的电路导通数量，会随温度的影响而有变化，当伴热线周围温度变冷时，导电塑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。

当温度升高时，导电塑料产生微分子的膨胀，碳粒渐渐分开，引起电路中断，电阻上升，伴热电缆自动减少功率输出。

当周围温度变冷时，导电塑料又回复到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来形成电路，伴热电缆发热功率又自动上升。

其原理具体如图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场合，如长输油品管道油库及油田等地区可以采用电伴热。

另外对于复杂的管线及仪表管线等，用电热带既方便也能有效利用能量，还容易有效控制温度。

电伴热主要适用于下列情由于用电伴热可有效进行温度控制，可求，安全可靠。

防止热敏介质管道过热。

图自调控伴热电缆的结构特点及伴热原理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非金属管道般不能采用蒸汽伴热，但可用电伴热。

使管道系统简单，且又能维持温度超过。

电伴热应用施工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塑料微分子膨胀，渐渐切断电路热管导电塑料微分子充分膨胀，几乎切断所有电路铜线阻燃绝缘护套最小英寸螺距除非是温度自限性电伴热带，负责不应交叉缠绕正确绕法图传统蒸汽伴热目前蒸汽外伴热管是国内外石化装置普遍采用的种伴热方式。

伴热管放出的热量，部分补充主管内介质的热损失，另部分通过管外保温层散失到四周环境。

采用硬质保温预制外壳要使主管与伴热管间有空间，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时，并要求介质还有定的温升，则可采用根伴热管，甚至还要采用传热胶泥填充在外伴管与主管之间，使之形成个整体。

它相当于用根同直径常规伴热管的功用。

目前这种传热胶泥国内也已经生产，实践证明采用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使用，其主要原因如下石化工厂内有副产蒸汽或乏汽可以利用，而且蒸汽潜热大，从而降低伴热经常费用。

适用范围普遍，操作温度在以下的工艺管道都可采用。

不需什么特殊材料，便于施工和管理。

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，用来防止物料凝结结晶等，而使生产能在寒冷季节保持正常运转。

但它们之间在材料安装建设及运行成本费用上仍存在些阀门杆不需伴热加热电缆阀体图差异。

温度控制电热带伴热要求有温度控制设施，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，采用电伴热较易于控制温度，且热能利用率高。

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。

但目前按国外经验就恶少，局部如确需要亦可按图增设压力调节阀来控制温度或介质系热敏性，而要求特别谨慎，则按图增设温度调节阀和高温切断阀，从而解决蒸汽伴热不能进行温度控制问题。

能源费用目前国内工业用电价格为元，比国外高低压蒸汽价为价格为元，折合为元。

因此电汽价比为。

如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低压蒸汽，那图图么利用低压蒸汽作伴热的能源费用很低。

如低压蒸汽按元收取维护费，则折合价为元，则此电汽价比为。

假设电伴热次投资高出蒸汽伴热约，即使电伴热能源利用率高，但投资回收期将约为年或更长。

目前国内装置电价较高，加之供电较紧张，而政策规定不鼓励使用电热。

假如装置无廉价蒸汽且属边远地区，则采用电伴热是可取的，当然些装置在关键部位采用电伴热也是可行的。

建设安装费用根据国外建设公司和承包商通常的报价，如果人工费两者相近，则电伴热材料费将比蒸汽伴热材料费高出倍，总之蒸汽伴热系统的建设安装费仅为电伴热的或。

假如蒸汽供给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。

安全性可靠性维护费用安全性蒸汽伴热相对较安全，但如安装不好也许会出现蒸汽泄漏，造员烫伤或保温层损坏。

电伴热般也很安全，但如果安装或维护不良，也会发生电气故障。

可靠性和后个切断阀之间设置个检查阀。

日挥公司也是这么要求的。

蒸汽伴管形弯累计上升允许高度伴热蒸汽管出现形弯袋形有时是不可避免的。

形弯的出现将会增加蒸汽伴热管的压力降，不利于空气的排出，产生气阻，同时会引起水击。

因此，当伴管在最大允许有效伴热长度出现形弯时，累计上升高度不应大于表中规定的数值。

表蒸汽允许最大形弯累计上升高度国外工程公司的规定也不尽相同，如壳牌公司规定的形弯累计上升高度最大为安装要求伴管蒸汽引入及凝结水排出要求伴管蒸汽应从蒸汽主管顶部引出，并在靠近引出处设切断阀，切断阀宜设置在水平管道上。

每根伴管宜单独设疏水阀，不宜与其他伴管合并疏水。

为防止蒸汽窜入凝结水管网而致使系统背压升高，干扰凝结水系统正常运行，疏水阀组不宜设置旁路阀。

伴管蒸汽应从高点引入，沿被伴热管道由高向低敷设，凝结水应从低点排出，应尽量减少形弯，以防止产生气阻和液阻。

通过疏水阀后的不回收凝结水，宜集中排放。

在密闭凝结水系统中，凝结水返回管宜顺介质流向斜接在凝结水回收总管的顶部。

在敞开凝结水系统中，疏水阀排出的凝结水宜采用汽水分离器经冷却后排至下水系统。

伴管敷设应符合下列要求被伴管水平敷设时，伴管应安装在被伴管下方侧或两侧，垂直敷设时，伴管等于或多于根时宜围绕被伴管均匀敷设。

伴管保温应留有空间，以便使用绝热定距垫。

带绝热定距垫的伴管保温见图非金属阀座的阀门，腐蚀性介质的管线胶管管线等绝热定距垫的材料可以采用与管道绝热相同的材料。

所有伴管不包括伴管供汽和回流伴管弯头处均采用煨弯，中间管子与管子图带绝热定距垫的伴管保温对焊连接。

伴管供汽管和回流伴管的弯头和管子连接采用成品弯头和管接头。

伴管每隔用钢带或铁丝固定，但在有弯头的地方由于伴热效率较低应相应缩短距离。

除能自然补偿外，伴管直管段应每隔设置个膨胀环。

在管件以及管线方向改变的地方，阀门和法兰处的环可以作为膨胀环。

见图图伴管的膨胀环伴管的标准位置见图图伴管的标准位置当主管伴热而支管不伴热时，支管上的第个切断阀应予以伴热，见图伴管经过阀门管件时，伴管应沿其外形敷设，宜避免或减少形，见图图支管伴热图阀门伴热伴管设计中应注意的问题伴管蒸汽应从主管蒸汽管顶部引出，并伴管下方下侧或两侧，垂直敷设时，伴管等于或多于根时宜围绕被伴管均匀敷设每根伴管宜单独设疏水阀，不宜与其他伴管合并疏水通过疏水阀后的不回收凝结水，宜法兰等处可采用法兰或活接头连接。

集中排放为防止蒸汽窜入凝结水管网使系统背压升高，干扰凝结水系统正常运行，疏水阀组不宜设置旁路阀伴管蒸汽应从高点引入，沿被伴热管道由高向低敷设，凝结水应从低点排出，应尽量减少形弯，以防止产生气阻和液阻被伴管为水平敷设时，伴管应安装在被伴管下方下侧或两侧，垂直敷设时，伴管等于或多于根时宜围绕被伴管均匀敷设伴管经过阀门管件时，伴管应沿其外形敷设，且宜避免或减少形当主管伴热，支管不伴热时，支管上的第个切断阀应予伴热被伴热管道上的取样阀排液阀放空阀和扫线阀等均应伴热伴管连接应采用焊接，在经过被伴管的阀门法兰等处可采用法兰或活接头连接。

紫铜或不锈钢伴管宜采用卡套连接头连接解决措施为了要解决上述问题，可采取以下措施。

根据被伴热管线的运行参数选用合适的伴热管径。

同干线上的各支路所带负荷要接近，而负荷相差较大的支路应分别连结在不同干管上。

伴热流程应防止出现短路，使每干管上连接相匀称的负荷。

伴热支路管线上应尽量不再设级支路。

在每个支路的顶端及末端均安装阀门，并在末端安装温度计以便流量调节控制等，但有的装置设计伴热管线只管连接支路再连支管。

合理设置高点放气阀和低点放水阀，对埋地管线的低点放水处应设阀门池。

合理设置蒸汽分配站和疏水站，以方便操作和维修，分配站应留有定数量的备用接头。

正确选择及安装疏水器，使冷凝水能顺畅排出。

对疏水器要定期检查，在寒冷地区要采取防冻措施，以维护正常运行。

由于输送主管与伴热管之间热胀量不同当伴热管供汽点与排凝点之间的直线不超过时，可采用中间固定在主管的管卡上，以便使热胀量均匀分配到伴热管的两端，并在伴热管引入点处及引出处的保温结构上留出约长的空隙以填充软质保温材料，不妨碍伴热管的位移当长度大于时，除主管为形自然补偿的管段外，般每隔设个补偿器，补偿器可采用形或形，当主管道上有法兰或阀门或弯管时，可在法兰或阀门或弯管处设形或形补偿器，且所有补偿器不得出现袋形。

因导热好易弯曲且很易与黄铜管件相接，通常采用紫铜管做伴热管。

当蒸汽压力高于时或冷凝水有腐蚀性，则建议采用不锈钢做伴热管。

而碳钢管道常用于蒸汽压力低且无腐蚀的情况。

如伴热线与介质管相组合，要合理选用软质矿渣棉保温材料。

冬季下雪难免使水渗入碱性的矿渣棉，会对输送醋酸的铝管产生腐蚀。

第三章设计实例工艺条件工艺管线内流体温度保持伴热蒸汽压力最低环境温度饱和蒸汽温度年平均风速蒸汽冷凝热工艺管线尺寸保温材料玻璃棉被伴热的工艺管线长度保温厚度求从图中查出热损失值从图中查出保温层厚度对应的修正系数计算出工艺管线和伴管平均温度与设计的最小环境温度的平均值利用图查出保温材料在温度下的导热系数不同生产厂生产的保温材料导热系数有所不同，最好按实际的保温材料的导热系数值。

图从图中查出的修正系数利用图因为风速与本题条件接近查出风速修正系数计算出修正过的热损失计算出蒸汽温度与工艺温度之差利用值与值在图和图中分别找出其正交点。

图不用传热水泥时伴管的数量及尺寸分析图中正交点处在单根的铜管之上，单根铜