【摘要】石油化工企业的管道，常用伴热的方法以维持生产操作及停输期间管内介质的温度。它的特点是伴热介质取用方便，除某些特殊的热载体外，都是由企业的公用工程系统供给。伴热方式多种多样，适用于输送各种介质及操作条件下的工艺管道。本文阐述了石油化工管道伴热方式的选用原则以及伴热介质及伴热温度的选用原则，对石油化工管道的伴热设计进行了研究分析，以供借鉴参考。

【关键词】石油化工管道；伴热方式；伴热介质；伴热温度；伴热设计

一、石油化工管道伴热方式的选用原则

伴热方式的选用原则如下：（1）输送气体介质的露点高于环境温度需伴热的管道，宜选用伴管伴热；（2）液体介质凝固点低于40℃的管道、气体介质露点高于环境温度且低于40℃的管道及热敏性介质管道，宜采用热水伴管伴热；（3）输送介质的终端温度或环境温度接近或低于其凝固点的管道：（a）介质凝固点低于50℃时，宜选用伴管伴热；（b）介质凝固点为50。100℃时，宜选用夹套管伴热；（c）介质凝固点高于100%时，应选用内管焊缝隐蔽型夹套管伴热。管道上的阀门、法兰、过滤器等应为夹套型；（4）介质温度要求较低的工艺管道、输送介质温度或环境温度接近或低于其凝固点的管道，宜采用热水伴管伴热；（5）输送有毒介质且需夹套管伴热的管道，应选用内管焊缝外露型夹套管伴热；（6）经常处于重力自流或停滞状态的易凝介质管道，宜选用夹套管伴热或带导热胶泥的蒸汽伴管伴热。

二、石油化工管道伴热介质及伴热温度的选用

石油化工管道伴热介质及伴热温度的选用原则：（1）管内介质温度在95—150℃之间的管道，应选用0.7—0.9MPa的蒸汽伴热。（2）管内介质温度在95℃以下的管道，应选用0.3—0.6MPa的蒸汽作热源。在伴热点集中地段，也可选用热水伴热。（3）输送温度在150℃以上的管道，当0.9MPa蒸汽还不能满足工艺要求时，可选用热载体作为伴热介质。（4）下列管道应采用伴管或夹套管伴热：（a）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；（b）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；（c）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；（d）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，介质不能放净吹扫而可能凝固的管道；（e）在输送过程中，由于热损失可能析出结晶的管道；（f）输送介质由于热损失黏度增高，系统阻力增加，输送量下降，达不到工艺最小允许量的管道；（g）输送介质的凝固点等于或高于环境温度的管道。（5）伴热介质的温度宜按下列要求确定：（a）伴管的介质温度宜高于被伴介质温度30℃以上，当采用导热胶泥时，宜高于被伴介质温度10℃以上；（b）伴热热水温度宜低于100℃，当被伴介质温度较高时，热水温度可高于100℃，但不得高于130℃。伴热热水回水温度不宜低于70℃；（c）套管的介质温度可等于或高于被伴介质温度，但温差不宜超过50℃；（d）对于控制温降或最终温度的夹套管伴热的管道，伴热介质的温度应根据被伴介质的凝固点或最终温度要求确定。（6）热水伴热系统应采用闭式循环系统，热水的供水压力宜为0.35～1.0MPa，回水总管余压应控制在0.2～0.3MPa。

三.石油化工管道的伴热设计

1、外伴热管伴热设计。外伴热管是目前国内外石化企业普遍采用的一种伴热方式，其伴热介质一般有蒸汽和热工伴热管水两种。伴热管放出的热量，一部分补充主管（或称被伴管）内介质的热损失，另一部分通过保温层散失到四周大气中。在硬质圆形保温预制管壳中，主管与伴热管之间有一最大的保温空间，也就是伴热管放出的热量，几乎全部代替主管的热损失，因而这种型式的伴热保温结构，热源的耗量是最省的。当伴热所需的传热量较大（主管输送温度大于150℃）或主管要求有一定的温升时，常规伴热设计将难以满足工艺要求，需要多管（伴热管根数超过3根）伴热。在这种情况下，应采用传热系数大的伴热胶泥，填充在常规的外伴热管与主管之间，使它们形成一个连续式的热结合体，这样的直接传热优于一般靠对流与辐射的传热。因此，一根带传热胶泥的外伴热管相当于用3根同直径的常规伴热管的作用。综上所述，外伴热管在石化企业中能得到广泛的应用，其主要原因有以下几点：第一、适应范围广，一般操作温度在170℃以下的工艺管道都可以采用。输送有腐蚀性或热敏性介质的管道，不能用内伴热及夹套伴热，但对于常规的外伴热管，只要在主管与伴热管之间用石棉板隔热后，仍可采用。第二、施工、生产管理及检修都比较方便。伴热管损坏后，可以及时修理、既不影响生产，又不会出现产品质量事故。第三、带传热胶泥的外伴热管，它的热传导率非常接近于夹套管。同时传热胶泥能对任何部分维持均匀的温度。第四、传热胶泥使用寿命长，具有优良的抗震能力。在加热与冷却交替循环的操作条件下，不会发生破裂、剥落及损坏现象。传热胶泥也可用于电伴热系统。

2、内伴热管伴热设计。伴热管安装在工艺管道（以下亦称主管）内部，伴热介质释放出来的热量，全部用于补充主管内介质的热损失。这种结构的特点：（1）热效率高，用蒸汽作为热源时，与外伴热管比较，可以节省15%～25%的蒸汽耗量；（2）内伴热管的外侧膜传热系数hi，与主管内介质的流速、粘度有关；（3）由于它安装在工艺管道内部，所以伴热管的管壁应加厚。无缝钢管的自然长度一般为8～13米，伴热管的焊缝又不允许留在工艺管道内部，因此弯管的数量大大增多，施工工程量随之加大。（4）伴热管的热变形问题应予重视，否则将引起伴热管胀裂事故，既影响产品质量，又要停产检修。

3、电伴热设计。以往管道伴热多用蒸汽作外供热源，通过伴热管补偿其散热损失。这种传统的伴热方式，伴热所需维持的温度无法控制；耗热量大，安装和维修的工作量大，生产管理不方便。采用电伴热可以有效利用能量，有效控制温度。电伴热方式有感应加热法、直接通电法、电阻加热法等。

4、夹套伴热设计。夹套伴热管即在工艺管道的外面安装一套管，类似套管式换热器进行伴热。在理论上只要伴热介质温度与内管介质的温度相同，或略高一些，就能维持内管介质的温度，这时蒸汽消耗量只需满足本身的热损失，因而伴热效率是比较高的。

结束语

伴热在石油化工装置中的主要作用是补偿设备因为各种原因散失的温度，从而保障设备的正常运转。伴热和加热不同，伴热是用来补充被伴热装置在工艺过程中所散失的热量，以维持介质温度。而加热是在一个点或小面积上高度集中负荷使被加热体升温，其所需的热量通常大大高于伴热。伴热是利用热线（电缆、蒸汽管、热水管）产生的热量来补偿除尘设备（或管道）散失到环境的热量，以此来维持设备温度。

参考文献：

[1]田玉江，王照亮，李晓升.原油管道伴热工艺热力分析[J].工业加热，2012（01）

[2]岳刚.压力管道安装过程中的质量控制[J].科技创新导报，2012（02）

[3]苏海滨.蒸汽伴热系统的设计[J].中国高新技术企业，2012（12）

[4]田轶华，陈洁，蒙燕婕.浅谈化工设备中夹套管的配管设计[J].中国石油和化工标准与质量，2011（06）

[5]董亮，魏小强，洪博岩.产业结构调整中石油化工装置建设的技术问题浅议[J].中国石油和化工标准与质量，2012（06）

[6]蔡作麟.谈石油化工装置工艺管道安装专业监理工作心得体会[A].中国设备管理学会.2011全国压力容器压力管道技术发展与使用暨新技术新产品交流会论文集[C].中国设备管理学会，2011