【摘要】石油化工企业中的管道，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。本文主要探讨石油化工装置中工艺管道的伴热设计。

【关键词】石油化工 工艺管道 伴热设计

伴热的意义是利用热线（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。

1 伴热介质及伴热温度的选用

（1）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。

（2）管内介质温度在95—150℃之间的管道，应选甩0.7—0.9MPa的蒸汽伴热。

（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。

2 伴热方式的选用

伴热方式的选用原则如下：

（1）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；

（2）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；

（3）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；

（4）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；

（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。

3 石油化工装置中工艺管道的伴热设计3.1 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。

3.2 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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。

3.3 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。

3.4 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 结论

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。

参考文献

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