浅谈化工工艺管道的伴热设计

浅谈化工工艺管道的伴热设计

何芳英

何芳英

广东金宝力化工科技装备股份有限公司

摘要：在化工企业发展的过程中，需要对其管道进行伴热设计，以此来提高管道运行的安全性，以及实现资源的有效节能应用。对其管道进行伴热设计，可以使得管道在实际的运行过程中，可以有效的实现隔热的目的，进而避免其热量的过度散失，造成的能源资源浪费，或者是由此造成的安全事故问题。基于此，本文对目前化工企业进行的工艺管道伴热设计进行了详细的说明分析。

关键词：化工；工艺；管道；伴热；设计

引言

随着世界能源危机的日益加剧，如何节能成为世界各国高度重视的研究领域之一。设备和管道的隔热是重要的节能措施之一。为了防止生产过程中设备和管道向周围环境散发或吸收热量，绝热工程已经成为化工装置中不可缺少的一部分。笔者在多年的设计工作中大量接触到有关工艺管道伴热系统的设计，特对自己所了解的有关知识进行总结、论述，与大家共同探讨。以期为设计同行提供参考，提高行业管道设计水平。工艺管道常用的伴热方式有四种：内伴热管伴热、外伴热管伴热、夹套伴热、电伴热。本文主要针对化工装置中工艺管道伴管设计进行讨论。

一、伴管伴热设计的选用原则

其在进行工艺管道的伴热设计时，可以选用伴管，以及夹套伴热，来实现隔热的作用，避免热量的过度散失。其在进行具体的选择时，需要注意，其管道内部在进行介质的输送中，需要使其介质的终端温度，始终与管道内部的温度，较为接近，或者可以略低于其管道内部的凝固点。如果其使用的管道内部的凝固点，处于50摄氏度，或者在50摄氏度以上，并在100摄氏度以下时，可以使用伴管伴热法，实现有效的能量补充。如果其管道，在进行介质的输送时，其介质属于气体时，那么当其露点，较之于环境温度管道温度，较高时，也可以使用伴管伴热处理。当其管道输送的介质温度，较之于管道温度而言，较低时，且低于凝固点的管道时，或者是输送的液体介质，其凝固点，处于40摄氏度以下，气体介质的露点，高于要求温度时，此时可以使用热水伴管伴热进行加工处理。此外，还有目前较常使用的蒸汽伴管，以及夹套伴管。适用于该伴管的条件是：管道中的输送的介质，属于较易进行凝固的，且留存在管道中的。

二、化工工艺管道

2.1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。

2.2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。

2.3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/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。

三、蒸汽伴管设计

蒸汽伴热，其在目前的化工企业生产中，是较为常用的一种方法。其在应用的过程中，具有着取材与温度调节便捷、冷凝的潜热大，以及适应性强的特点，因此在化工企业的生产中，可以充分的发挥出保温、防冻裂的作用。该种保温拌管，其主要分为六个部分。其一是总管道，在作业中，蒸汽可以通过该管道，实现有效的输送；其二是引入管道，当蒸汽在管道中输送时，借助于导管即可实现将其引入到具体的操作区域内的目的；其三是分配站，其主要是对收集到的蒸汽，按照管道的需要，做以相应的分配处理；其四是蒸汽拌管，其在运行中，发挥着温度的高低调控作用；其五是收集管道，该拌管在对运行管道，做以保温处理的过程中，可以对其最后生成的冷凝水，进行收集，之后使用导管，将其及时的进行引出，避免冷凝水在管道内部的过久留存，导致其出现管道的腐蚀情况；最后是总管道，其可以将管道内部的冷凝水，做以集中的处理，之后再统一将其进行引出。化工工艺管道，进行蒸汽伴热设计中，需要从整体出发，来进行该系统的设计。首先需要选用蒸汽作为其补给的热源。此时其蒸汽的压强值，需要控制在0.3兆帕以上，并且在1兆帕以下。其管道的直径需要在18毫米以上，24毫米以下。其在进行运输作业时，管道内部输送介质的凝固点，其在处于50摄氏度左右时，此时需要的伴热蒸汽压强值，需要处于0.3兆帕。当其管道，输送介质的凝固点，大大高于前一介质的凝固点时，此时运行的管道需要使用的蒸汽压强值，控制在1兆帕以下即可，并且需要对其运行的多根管道，进行保温处理，避免其热量的大量消耗。其次，在设计中，需要重视其管道的直径数值。在实际应用中，管径值处于n15~dn25的管道，其伴热的作用较好。之后，在设计中，需要考虑到具体发挥伴热作用管道的数量。其具体的数量，与管道输送的介质性质，有着极大的关系，并且其管数的设计，需要结合该企业管道保温设计的相关标准，才可进行科学化的选择。在进行设计的过程中，还需要考虑到热补偿的问题。其在使用蒸汽进行伴热处理时，需要按照其伴热管道的长度，在25米左右的地方，进行相应的补偿器设置，以此实现热量的补偿。并且在其借助于管道的弯型，实现热量补偿的时候，需要将其固定点，设置在合理的位置处，避免其对于保温层，造成的不利影响。在对其管道进行固定点的设置后，需要使用扎带，进行加固处理。在固定时，需要根据伴管的具体材质，对其进行隔离，避免管材的质量，受到影响。在进行蒸汽伴管伴热处理中，需要注意，如果管道中，输送的介质属于腐蚀性的材料，那么需要将其与伴管之间，进行隔离，避免其管材的质量受损，可以在两者中间添加石棉板，进行隔离。此外，在其蒸汽伴管的分配站、疏水站的设计中，需要注意如果以三米的范围为界限，其在这个范围内有多个固定点，那么就需要在这个范围内，设计相应的站点，其在安装时，可以进行水平安装，也可以进行垂直的安装，都可以发挥作用。并且其选用的伴管的长度，需要大致接近。

四、伴管伴热设计需要注意的问题

首先需要注意，在进行设计的过程中，其伴管中存在的蒸汽，需要借助于主管蒸汽管，来实现有效的引出处理，并且需要在其引出的附近，设计相应的阀门，在其引出蒸汽后，可以进行相应的切断处理。该阀门应该置于铺设管道的上方位置处。其次，需要在设计中，在其设置的疏水阀门位置处，不宜再进行旁路阀的设计，以此来避免凝结水系统在运行中，出现蒸汽侵入的问题。还需要在设计中，其蒸汽引入处理时，需要将其按照由上至下的顺序，进行引入，尽量将其引入的位置抬高。在进行凝结水的排水设计时，则需要尽量在较低的位置处，对其进行引入处理，避免其受到影响。凝结水的排水设计，不可以使用U型管道，其不利于水分的尽快排出。之后，在对其进行受热的管道中，对其放空阀等阀门位置处，进行相应的伴热处理，以此使得蒸汽可以尽快实现循环使用。其在具体的设计中，在其主管的位置处，进行了伴热的设计处理，其他的支线管道，并未进行伴热处理，此时就需要在其支线管道中的切断阀附近，进行相应的伴热设计，实现管道的有效隔热处理。其伴热系统，发挥出保温供热的作用后，需要对其运行情况，进行定期的检查。在其管道运行的开始阶段，需要将其管道内部的留存的水，做以引出处理，避免其运行后，其留存的水，对其管道的安全性造成的影响；需要对其阀门的开度情况，进行事先的调试，避免其出现无法正常进行开度，或者是阀门故障问题，避免造成管道伴热效果不佳，或者是管道冻结情况的发生。

五、结语

管道伴热重点是抵偿管道传输环节中的散热亏损，维持输送载体温度不降低。伴热需要的能量除了抵偿管道散失的能量以外，还应对启动时加热管道所必需的能量进行适当的考虑。

参考文献

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[2]浅析化工装置中工艺管道的伴热设计[J].王微，刘成玉.黑龙江科技信息.2013（03）

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[4]化工工艺管道的伴热设计探讨[J].周小刚.化工管理.2013（12）

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