中国蓝星哈尔滨石化有限公司谷振
摘要：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。本文就化工工艺管道的伴热设计进行了简单的分析。
关键词：化工；工艺管道；伴热设计引言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。
一、化工生产过程中管道伴热方式（一）伴热方式简介工艺管道的伴热介质有热水、蒸汽、热载体和电热。最为常用的是蒸汽伴热和电伴热。
由于化工厂内一般均有有副产蒸汽或乏汽可以利用，可以降低伴热费用，而且蒸汽潜热大、适用范围较广，操作温度在150℃以下的工艺管道都可采用，所以化工管道伴热最早采用的介质是蒸汽。
最早的电伴热产品都是恒功率产品，存在一定的不足，比如通电后其功率保持恒定不变，加热温度无法控制，或者在散热不良处以及重叠交叉处易产生高温热点，久而久之加热器本身就会被烧毁。
目前采用的自限温管道电热带，采用导电高分子复合材料而制成，具备以下特点：（1）加热的温度可以做自动限制；（2）可以按照被加热系统的实际需要自动调节自身的输出功率；（3）上述功能可以独立的、分段进行，比如对于同一管道来说，比如在户外的某一部分温度相对较低，那么自限温电热带就会在该区域自动的将输出功率提高：而另一部分如果在室内其温度相对较高，自限温电热带又会自动的减少输出功率。（4）该电热带还可以任意截断或者在一定范围内接长使用，并且可以有任意交叉重叠却不会有高温热点出现。
（二）伴热系统的比较1、蒸汽伴热蒸汽伴热系统和供热系统是互相独立的两个系统，其由点热源供热，经过蒸汽伴热管实现向工艺管道输送热量的功能。
因为蒸汽本身在传输的过程中不可避免的会产生一定热损失，而且工艺管道与热源点的距离不同，得到的热补偿也会相应不同，近点会出现过热补偿而远点则有可能出现补偿不足。
2、电伴热与蒸汽伴热系统不同，电伴热散热系统和供热系统是互相结合为一个整体的，为线热源同时供热。虽然在实际应用中其补偿值和系统所需的热量无法做到严格相等，存在一定的差距，但是电伴热系统没有热量传输问题，因此管道供热相对均匀，不会出现上述蒸汽系统中的管道远近的问题。通常电伴热设备大概有以下三种：（1）矿物绝缘加热电缆，其中氧化镁材质的绝缘材料以及芯线和金属铠装组合而成。该电伴热设备的矿物绝缘加热电缆属于电阻元件，其利用电流经过芯线电阻时会产生焦尔热。但是该产品无法随意改变其长度，因此在应用过程中相对不方便。（2）恒功率电热带，其与矿物绝缘电缆的原理一样，同样属于一种电阻元件，且其功率同样不可调。但是其产品结构与矿物绝缘加热电缆相比有一定改进，即可以按照实际要求截短。但是另外一个问题就是电阻丝的缠绕间隔一定的节距就会出现一个焊点，如果在节距内截断，那么其余部分就会因为电路不通而丧失作用，这对于短管线伴热的影响比较大。
（3）自限温电热带，其选用高分子PTC材料制作而成，这种材料能够自己控制温度在预设定的温度值上。自限温电热带可以跟踪工艺管道的实际温度对自身输出功率做出调节，分段独立进行，消除了季节和昼夜气温变化的影响，自限温加热方法使得电热带更加适应被加热系统。
二、化工装置工艺管道伴热设计形式的选择（一）需伴热的工艺管道在化工项目中，下列管道应采用伴热：（1）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，介质不能放净吹扫所可能凝固的管道；（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枯度增高，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。
三、管道伴热形式的选择生产装置中的反应是放热反应，能够产生中、低压蒸汽，又难有其它合适利用途径，管道伴热形式宜选用蒸汽，可节省运行费用。
生产装置的压力冷凝水经闪蒸可副产1～1.5㎏/c㎡低压蒸汽，管道伴热形式宜选用蒸汽，可节省运行费用。
（1）常年需要保温的管线，管道伴热形式宜选用蒸汽，一次性投入较低。
（2）季节性强的伴热管线宜选用电伴热，可以根据天气的冷暖选择投入使用或者停掉，灵活性强。
（3）长输管道的伴热以及无蒸汽热源或边远地区管道的伴热宜选用电伴热。
（4）塑料与非金属管道的伴热宜选用电伴热。
（5）间歇输送介质管道的伴热宜选用电伴热。
（6）需要严格控制介质温度管线的伴热保温宜选用电伴热。
结束语蒸汽伴热管道施工较为复杂，温控性较差，维护费用较高，但一次性投入较低，且蒸汽若为企业装置副产或乏汽，运行成本低廉。电伴热管道安全可靠．施工简便，能有效地进行温度控制，防止管道介质温度过热，运行维护费用较低，但一次性投入大。通过对化工工艺管道的伴热分析，伴热设备的技术对比以及伴热性能对比，能够很好的解析化工工艺管道的伴热形式选择。
参考文献：[1]叶江棋．电力建设[M]．北京：电力出版社，2005[2]任燮炎．上海节能[M]．上海：交通出版社，2003