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1、ANYAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 毕 业 论 文 化工工艺管道伴热设计 Tracing Tube Design For Chemical Process Piping系（院）名称： 化学与环境工程系 专业班级： 化学工程与工艺（1）班 学生姓名： 黄彪 指导教师姓名： （四号宋体） 指导教师职称： （四号宋体） 2009年 5月引言- 1 -第一章：工艺管道伴热系统- 2 -1.1自调控伴热技术- 2 -1.1.1自调控伴热技术原理- 2 -1.1.2 自控电伴热安装条件及应用施工- 2 -1.2传统蒸汽伴热- 4 -1.3蒸汽伴热及电伴热选用比较- 4 -1
2、.3.1 温度控制- 5 -1.3.2 能源费用- 5 -1.3.3 建设安装费用- 6 -1.3.4 安全性、可靠性、维护费用- 6 -1.3.5 小结- 6 -第二章：蒸汽伴热管道的设计- 7 -2.1 蒸汽伴热系统的组成- 7 -2.1.1蒸汽伴热系统的设计内容：- 8 -2.1.2 蒸汽伴热系统相关规定- 8 -2.2 伴管选型- 9 -2.2.1 伴管材料及规格- 9 -2.2.2 保温材料的选择- 10 -2.2.3伴管管径及所需伴管的最少数量- 10 -2.3 蒸汽分配站和输水站的设置- 12 -2.4 蒸汽伴管 形弯累计上升允许高度- 13 -2.5安装要求- 13 -2.6
3、伴管敷设应符合下列要求- 13 -2.7 伴管设计中应注意的问题- 15 -2.8 解决措施- 16 -第三章：设计实例- 17 -结论- 19 -致谢- 20 -参考文献：- 21 -化工工艺管道伴热设计专业班级：化学工程与工艺（1）班 学生姓名：黄 彪指导教师：武卫明 职称：摘要： 介绍了化工工艺管道伴热系统的工艺设计主要方法：传统蒸汽伴热、自调控电伴热，并阐述了两者的技术及经济效益的优缺点，指出自调控电伴热取代蒸汽伴热的必然趋势,并且简单概述了自控电伴热技术中电缆选材、技术结构特点、控温原理及施工方法。其中主要介绍了蒸汽伴热，并从伴管的直径、数量、最大允许长度、U型弯累计上升高度以及伴管
4、、输水器、紧固件的材料等方面论述了国内外蒸汽伴管设计相关规定、规范和要点;结合工程实例，论述了伴管蒸汽的引入和伴管敷设时相关注意事项，以及在最大允许范围内出现袋型累计上升的高度问题，另外对传统蒸汽伴热管线设计中常见的问题和解决措施也做了简要的列举，蒸汽伴热复杂度决定了运行后的长期维护性及维护费用高的特点，关键字：化工管道；传统蒸汽伴热；自调控电伴热；伴管；设计；Heat Tracing Tube Design for Chemical Process PipingAbstract: Author has introduced the process design method for heat
5、 tracing system of chemical piping, Traditional stream Tracing Tube 、Automatic control Electric Heat Tracing Tube,And described the benefits of technical and economic ,pointed out that Automatic control Electric Heat Tracing Tube to replace the steam tracing is an inevitable trend,and done a simple
6、overview of Automatic control Electric Heat Tracing technology、material selection、technical、structural features、temperature control theory and construction methods. it mainly introduced the steam heating,on the side code and gist in the steam tracing design at home and abroad from aspects of diamete
7、r,quantity, and max allowable length of tracing tubes ,accumulated inclination of U bends as well as materials of tracing tube ,trap,tightening parts etc;in combination witn project examples,author has also discussed the relative matters to be noticed incase of laying the tracing tube and introducin
8、g the steam of tracing tube as well as the problem about the accumulated inclinde height value incase of existing the pockets with in the max allowed scope,otherwise for the common problems and solution steps of the Traditional stream Tracing Tube design have also done a brief list ,the complexity o
9、f Steam heating tracing determines a long maintenance aftet the runing .Key words: chemical piping, Traditionalstream heat tracing,Automatic control Electric Heat Tracing,tracing tube,design 引言 设备和管道的散热是供热系统中热量损失的重要组成部分。自全世界能源危机以来,各国都把节能视为能源之一,普遍受到重视,而设备和管道的隔热是重要的节能措施之一。绝热是保温和保冷的统称,为了防止生产过程中设备和管道向周围
10、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一部分。在日常化工生产过程中为了防止易凝结物质在管路输送过程中产生凝固或粘度增大，管道的伴热保温技术也逐渐成为一个独立而且成熟的系统。 管线伴热作为一种有效的管道保温及防冻措施已广泛应用于化工工程建设中,它是五、六十年代热电联产时的产物，其工作原理是利用伴热媒体散发一定的热量,通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失,达到升温、保温或防冻的工作要求。工艺管道的伴热方式大致可分为:传统蒸汽伴热和自调控电伴热两种。其中传统蒸汽伴热按照伴热方式的不同又可分为：内伴热管伴热、外伴热管伴热和夹套伴热。工艺管道常用的伴热介质为热水、蒸汽、热载体和电
11、热。由于传统蒸汽伴热技术蒸汽取用方便、冷凝潜热大、温度易于调节、适用范围较广,再者根据我国经济实力的客观条件，传统蒸汽伴热预计在未来较长时期内，仍将是国内大多数炼油和化工企业的首先，尤其是有的生产装置中的反应是放热反应，用水撤热而产生中、低压蒸汽，它又难有其它合适利用途径。有的装置的压力冷凝水经闪蒸还副产11.5/c低压汽，所以只能用作管线伴热。这样采用蒸汽伴热可免除能源费用，但电伴热的出现仍然让其暴露出自己的缺点，传统伴热技术虽然一次性投入较少但其维护费用要高很多，而且不易操控，在复杂管道伴热中更是不易实现。随着国家经济实力的发展传统蒸汽伴热势必会被电伴热所替代。我国亦已于上世纪60年代中期
12、进行了电伴热的工业试验，按照伴热所需条件以及经济性，伴热技能将越来越成熟。第一章：工艺管道伴热系统自调控伴热技术 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
13、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
14、效进行温度控制, 可求, 安全可靠。防止热敏介质管道过热。自调控伴热电缆的结构特点及伴热原理热管：导电塑料微分子充分膨胀，几乎切断所有电路暖管：变暖时导电塑料微分子膨胀，渐渐切断电路冷管：受冷时导电塑料微分子收缩，接通电路 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 。最小2英寸（螺距）电伴热应用施工：正确绕法除非是温度自限性电伴热带，负责不应交叉缠绕图:1.1.2 a阀体阀门杆（不需伴热）加热电缆图：1.1.2 b传统蒸
15、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23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
