化工工艺管道的伴热设计与伴热改造设计

化工工艺管道的伴热设计与伴热改造设计

顾宗珍 1 周欢 2 董银利 3

1 新疆晶硕新材料有限公司， 新疆 乌鲁木齐 830000

2河北英科石化工程有限公司辽宁分公司，辽宁 沈阳 110000

3新疆恒正司法鉴定中心，新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：目前，我国的化工工程建设迅速，石油化工是支撑资源生产和输送的重要基础，在维护中国能源安全中所发挥的作用是尤为突出的，也涉及到社会生产和生活的方方面面。文章以石油化工工程的建设为切入点，立足于工艺管道的施工，从散热设计的角度出发，分析伴热介质和伴热温度的选择方法，并探讨伴热方式的类型，阐述工艺管道的选用原则，并列举出管道伴热设计常见的注意事项。

关键词：化工工艺管道；伴热设计；伴热改造设计

引言

在石油化工装置生产过程中，能源消耗十分巨大，导致严重的环境问题在所难免，但为了维持人类的生存和推进社会的发展，工业发展势在必行，因此在能源消耗和环境问题之间寻找一个平衡点成了亟待解决的问题。从目前发展情况来看，清洁能源尚未成熟，只能开发新的工艺或改造原装置，降低能耗，从而减少能源消耗，以此来缓解环境污染问题。当前，在维持装置正常生产的前提下，选择能耗较低的方式就是比较好的解决办法。在化工装置中，随着工艺介质在工艺管道中流动，必然会有一定量的热量损失，导致温度下降，部分工艺介质对温度要求比较严格，需要从外部补偿管内介质热损失，以维持被输送介质温度，由此，伴热在维持装置平稳运行方面起着至关重要的作用。

1石油化工工艺管道伴热技术主要内容

管道伴热技术是随着石油化工工业发展应运而生的先进产物，是具有科学性的保温防冻技术，现在逐渐应用在社会的各个方面。而实际的伴热方式和伴热技术有很多不同的类型，主要有传统伴热和自动调控电伴热这两个不同的方面，以前的伴热只包含伴管伴热和夹套伴热。根据电伴热的一些工作原理可以看出，伴热管道在工作的时候，四周环境所受的温度呈现明显地下降趋势，因此分子会出现收缩情况，如果碳颗粒中存在电路流动时，随之伴热管出现发热情况，温度不断上升，电塑料中存在的分子就在一定时间内快速地膨胀，分开很多的碳颗粒，导致电路出现中断问题，在一定程度上使电阻不断升高，降低输出的部分伴热线，然后形成一套比较完整的、有效的闭合电路，这样可以快速提高伴热线的一定发热功率。就传统伴热管的设计来看，工作人员需要考虑到伴管或者是夹套伴热这两类工艺。这两类工艺的应用标准也分为不同的层次，具体来讲，如果工艺的应用能够满足内部介质的一些损失热量，确保温度能够满足使用管道的一些标准和需求，那么工作人员就应当考虑传统的伴热设计方法。除此之外，管道在传输的过程中，必然会因为热气损耗而出现不良的凝液情况，直接影响相应的气体输送。相关的工作人员在进行操作的过程中，介质压力会明显降低，管道出现堵塞的现象。如果管道在不运输的情况下，其中的介质也容易受到热损耗因素的不断影响，温度快速降低，使得里面的介质无法被清理干净，最终导致管道的凝固。以上这些，都应当成为传统伴热管道设计的参考标准。

2施工材料的选取及施工的具体要求

2.1施工的材料选取

选择伴管材料有：不锈钢管、紫铜管、一级碳钢管。在国外的很多项目中都会选择使用紫铜管以及不锈钢管作为伴管。紫铜管和不锈钢管都属于物美价廉的材料，但是在实际使用时最优的选择仍旧是紫铜管，原因是紫铜管的柔韧性更强，能够快速地进行弯曲和连接，并且不费时、不费力。碳钢管则具有非常强的抗腐蚀性，同样在我国广泛使用。

2.2施工的具体内容

蒸汽伴管施工的过程中，通过以下几种方式能提高施工的质量：①在蒸汽伴管施工的过程中，将支管的蒸汽直接从主管道的顶部引出来，将蒸汽引出到确定的位置根部，同时在管道中需要安装切断阀门，确保整个管道运行和使用的稳定性。②蒸汽伴管中含有的凝结水，如果选择不回收凝结水，会直接经过疏水阀，在经过疏水阀后对其进行统一的处理。③在蒸汽伴管施工中，每根伴管所具有的功能都是不一样的，所以要求工作人员了解每根半管，提高对每根半管的熟悉度，一旦发现半管出现问题，可以及时地进行维修与替换。工作人员可以在每根半管上都安装一个独立性的疏水阀，这种方式是防止一旦某根半管出现问题，导致周围所有的半管同样出现相关的问题，甚至出现了伴热系统的混乱。④应该尽可能地避免在u型弯上产生阻液或者是气阻的现象，u型弯在施工时头经常会出现一定的问题，这是蒸汽伴热系统在设计中常见的一个问题。当蒸汽伴热管进行构建时，出现了u型弯需要增加相应的蒸汽伴管压力，将空气顺利的排出，防止由于气阻的产生而导致空气的排出速度较慢。为此，当产生u型弯时，应考虑到蒸汽压力的大小，当其压力大于300kPa，小于500kPa，则可以将u型弯的高度上升，累积到4m左右，而当蒸汽压力大于700kPa，小于1000kPa时，则可以让u型弯的上升高度累积到6m左右，而当蒸汽压力超过500kPa却低于700kPa时，则u型弯累计高度约在5m以上。⑤为了尽可能地避免在蒸汽伴管使用时出现水蒸气进入凝结管网甚至出现了背压升高的状态，不能在输水阀组上安装旁路阀，避免出现对凝结水整体运行时的负面影响，保证凝结水的运行处于一种安全且积极的状态中。

2.3蒸汽分配站

针对蒸汽分配站的接管数量，则根据实际情况进行准确的分析以及确定。其中使用口径为dn40的蒸汽分配站，应该使用六个以内的dn15型或者是dn20型的接管口，做好管口的配套设计，才能确保分配站的应用质量得到提升。如果所设计的蒸汽分配站是dn50型，则需要考虑到在选择蒸汽接口时应使用十个dn15型，或者是使用十个dn20型的蒸汽管孔进行接管，还需要多预留接口，保证不时之需。根据现阶段的实际生产状况进行分析，蒸汽分配站的布置结构设置通常情况下会选择垂直或者是水平的状态，其目的是为了方便蒸汽向着不同的区域扩散，实现蒸汽扩散中的均匀扩散以及均匀散热。促使其散热的质量以及蒸汽的使用质量得到提升，而伴热供气管中的主管道则需要对预留管道内的蒸汽进行引出，防止在管道内出现蒸汽积聚的状态，在实际生产中也需要选择在顶部或者是在水平位置安装相关的蒸汽管道。这种分配方式可以提前安装固定支撑，或者是安装划定支撑，方便管道引气，使得管道在使用时处于安全的状态。

2.4电伴热设计

以前传统管道的伴热很多都是用蒸汽当作相应热源的，根据伴热管来降低能量的一些损失。这种落后的形式没有科学性，并不能完全满足温度控制的需求，甚至会在一定程度上给现场埋下安全隐患和风险，耗热量相对较大，安装和维修的步骤十分繁琐。对此，化工厂也可以使用电伴热的设计方式，有效利用能量，灵活控制管道的运行温度，例如：有感应加热法、电阻加热法等。

结语

近年来，能源消耗日趋严重，国家一直倡导节能工艺，石油化工领域也在积极探索降低能耗的方法和工艺，石油化工装置通过节能工艺对原装置进行改造，已经取得明显效果。其中，也包括了伴热设计的工艺措施在节能工艺中的应用得到了推广，在装置降低能耗方面起到了重要的作用，今后还要继续深入研究、探索降低能耗的工艺和方法。

参考文献

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［2］童政富,蔡国荣．化工工艺管道的伴热设计剖析[J].化工设计通讯，2018，44（4）:112．

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［4］周恩深．化工装置中工艺管道的伴热设计[J].化工管理，2020（8）：208-209．

［5］武蕊,高少峰．浅谈化工工艺管道的伴热设计[J].天津化工，2012（3）：61-62．