第一章：工艺管道伴热系统
1.1自调控伴热技术 1.1.1自调控伴热技术原理
自调控伴热技术是一种新型的伴热方式，早在1960年日本就用直接通电法加热沥青管道来提高它的流动性。20世纪60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PVC聚合的聚合液送往喷雾干燥厂房。美国、加拿大等亦都自20世纪60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，一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，外敷一层具有PIC特性（temperature coefficient)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：1.1.1
1.1.2 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：
（1） 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：1.1.1自调控伴热电缆的结构特点及伴热原理
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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，几乎切断所铜线 阻燃绝缘护套
（2） 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
（3）非金属管道一般不能采用蒸汽伴热，但可用电伴热。 （4）使管道系统简单, 且又能维持温度超过150 ℃。 电伴热应用施工：
最小2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:1.1.2 a
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阀门杆 （不需伴热） 加热电缆 图：1.1.2 b 阀体
1.2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一种伴热方式。伴热管放出的热量，一
部分补充主管内介质的热损失，另一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一空间，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150 ℃时，并要求介质还有一定的温升，则可采用2～3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，使之形成一个整体。它相当于用3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：
(1)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。 (2) 适用范围普遍, 操作温度在150 ℃以下的工艺管道都可采用。 (3)不需什么特殊材料, 便于施工和管理。
1.3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一些
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差异。
1.3.1 温度控制
(1) 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。
(2)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1.3.1 a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1.3.1 b 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。
1.3.2 能源费用
目前国内工业用电价格为0.65～ 0.8元/ kWh , 比国外高3.5kg/ cm低压蒸汽价
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图：1.3.1 a
图：1.3.1 b
为价格为70 ～75 元/t, 折合为0.26～0.28 元/ kWh 。因此电汽价比为2.5～2.9。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1 ～ 1.2㎏/ c㎡低压蒸汽, 那
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么利用低压蒸汽作伴热的能源费用很低。如低压蒸汽按20 元/t 收取维护费, 则折合价为0.074元/ kWh , 则此电汽价比为8.8～10.8 。假设电伴热一次投资高出蒸汽伴热约50 %, 即使电伴热能源利用率高, 但投资回收期将约为5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, 当然某些装置在关键部位采用电伴热也是可行的。
1.3.3 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一倍, 总之蒸汽伴热系统的建设安装费仅为电伴热的1/ 2 或1/ 3 。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。
1.3.4 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, 造成人员烫伤或保温层损坏。电伴热一般也很安全, 但如果安装或维护不良, 也会发生电气故障。 可靠性：
蒸汽伴热和电伴热系统都难免会出现故障, 如汽源供应中断或电伴热线路故障。但相比之下, 电伴热则较少发生故障。另外, 由于电热带表面释热低且均匀, 所以在失灵后靠表面摸触则不易被察觉。 维护费用：
与电伴热相比, 蒸汽伴热较易发生故障, 因此比电伴热需要更多的维护, 如管线焊接处
出现泄漏或缺陷以及管线可能出现腐蚀, 因而就增加了维修量及能源费。根据杜邦公司的经验, 蒸汽伴热的维护费比电伴热约高一倍, 它与机械和电气人员的工资及其技术水平、施工熟练及管理水平等有关。
1.3.5 小结
从上述初步对比, 蒸汽伴热和电伴热各有利弊。结合国内目前情况, 似乎石油化工装置往往有多余廉价蒸汽, 因此蒸汽伴热在相当时期内仍将为首选。
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