袁秀 赵虎胜 孙彦君
乌兰察布市珂玛新材料有限公司 012400
摘要：部分工艺对温度有相关方面的需求，因此便需要用到伴热保温来输送介质，伴热方法通常采用电伴随加热法以及蒸汽管伴随加热法，而管道集肤效应伴热技术是我们在本文中介绍的重点，它属于电伴随加热法，本文着重对化工工艺管道的伴热设计进行详细研究。
关键词：工艺管道；化工；伴热；设计
前言
根据输送载体的特征，管道分为绝热、非绝热以及保温伴热型管道。绝热管道通常输送如液氯、蒸汽、热水等具有一定温度要求的物质；保温伴热管道通常输送绝热不能满足工艺物料的绝热保温要求的物质，比如原油；而非保温管道通常输送对温度要求不高的物质，比如汽油。尽量减少物质温度变化并有效的节约能源，同时还要保障人员的人身安全是绝热的主要功能。保证温度与工艺加工条件相符，对加工力应维持并尽量发挥能起到积极的作用。
1常见的伴热方式的选用蒸汽伴热的情况
（1）装置及管道介质粘度高、凝固点大，工艺介质温度在100℃以上、150℃以下；设备及管道区域防爆性能好；介质耐腐蚀、热敏感能力强。（2）电伴热选择：在保温过程中介质温度保持在30~120℃之间，防火防爆要求较低，远离蒸汽源设备、机泵、管道。（3）热水伴热条件：要求保温介质温度小于90℃，介质应受热均匀，不宜在电伴热等加热条件下使用；（4）导热油伴热条件：介质温度为140~355℃的濒燃状态，其他伴热介质无法达到伴热要求。
2化工工艺管道的伴热设计要求
2.1蒸汽伴管的设计要求
伴热管道的半径介于8到40毫米之间，但是需要注意的是在现实条件下，为降低管壁损失，有效节约原材料，常选用半径10~15 mm的管道。一般采用0.5~1.2 MPa的蒸汽作为加热介质。随着热管压力的变化，应根据输送凝固点的变化逐步完善相应措施。
2.2伴管热补偿的设计要求
(1）螺旋缠绕型、Ω型或u型补偿器每20~30米均匀铺设在伴管直管段；(2）当伴管转弯为伴管进行自然补偿时，为了保证伴管的保温结构良好，应特别注意伴管固定点的位置；(3）使用不锈钢伴管时，将50毫米宽、1毫米厚的隔离垫放置在伴管和用扎带捆扎固定的伴管之间。
2.3伴管工作图的基础设计
进行伴热设计时，应根据伴热管施工图为基础，首先在进行设计时要考虑到设计伴热管线的合理布局。此外，在三维设计的基础上，在设计管道图中输入相应的参数，完成对整个设计过程的模拟，这样在理论验证中才能保证设计思想的正确性，从而确定设计方向。需要注意的是，模型设计一般需注意交叉试验热介、热线及所有管线，以确定最合理的设计方案。
3化工工艺管道的伴热设计
3.1分析伴热伴管的选用原则
由于输送介质的终端温度应接近凝固点温度，因此应根据不同的凝固点温度选择伴管。当输送介质的凝固点低于100℃或输送介质为气体而高于环境温度时，应使用管道伴热；当气体温度高于环境温度时，或介质的凝固点低于40℃时，通常采用温水伴热的方法，并严格控制温水的流速；当输送介质具有附着管壁和容易凝固的特性时，应使用传热量高的蒸汽伴热。
3.2分析工艺管道伴管介质的选择
伴管介质的选择相对简单，根据伴热温度的需要直接选择最合适的介质，一般可分为热水、蒸汽和介质油三种。第一，热水介质主要适用于对工作温度要求较低或加热介质温度较低的场合。第二，在短时间内需要热量时，用蒸汽作为伴热介质，并保持工作温度低于150℃。
第三，介质油具有变化性，主要应用于需要稳定热量和高温的工况，且所用伴热管必须具有持续耐高温的基本特性。
3.3电伴热设计
在化工工艺管道的电伴热设计中，通常会采用通电、电阻以及感应加热等方式作为伴热保温设计。采用电伴热方式，结构设计简单，安全系数高，日常维护保养不需要太多。另外，近几年来，随着对电伴热研究的深入，电伴热技术也得到了持续的发展，有效地提高了能源利用率，同时能耗也在逐步降低。能否有效地节省能源，通常需注意提高电伴热伴热容量，原理如下：由于伴热容量大，装置的运行费用也会增加，因此，在设计过程中，有关人员应利用计算机对热容量的启动条件进行计算、分析和设计，以达到节约总运行能量的目的；由于伴热容量较低会导致管道利用率下降，因此，设计时应注意伴热容量过低而浪费热能的问题。
分配站一般设在墙柱等平台位置，并尽可能缩短分配站的伴管，在伴管、总管、分配站的电气伴热设计中，可采用三维计算机模型进行详细设计，合理规划。对伴管和主管的材料和划分应给予特别关注，并详细标注伴管的来去方向，以保证设计的合理性。
3.4蒸汽伴热设计
通过蒸汽分配站、蒸汽伴管有效控制管道温度，实现了蒸汽伴热设计。为了防止管道被腐蚀性气体气化成冷凝水腐蚀，针对冷凝水管道通常会采用蒸汽伴热。
无论哪一种分配站，都在墙柱周边进行位置设置，除了位置设置要合理选择外，还要保证蒸汽方便输送和分散。要使分配站达到蒸汽的均匀分布，则蒸汽分配站的布置结构最好是立式或水平式。另外，在分配站接管设计中预留1~2个备用口以应对突发情况的分配蒸汽，当蒸汽分配站的设计要求满足了收集冷凝水的条件时，为了收集冷凝水往往会采用立式布置的形式，以避免管道中出现腐蚀等现象。
蒸汽伴热管是蒸汽伴热设计中的一个重要部分，通过主管进行蒸汽到运输的过程，然后再由独立蒸汽伴热管分配。为保证蒸汽伴热疏水的独立性，在保证伴热疏水安全稳定的同时，应在蒸汽伴热管上设计独立的疏水阀。总管材料应与蒸汽管道一致，以保证安全。
4伴热管道注意事项
（1）应科学筛选出无缝钢管用于油管中的伴热蒸汽管，比厚度大约高出8%负偏差机械损害以及裂缝问题等不足之处不应出现在管子的表面，无论是内表面还是外表面均不可以。（2）通常采用U型或是n型弯管来连接连通管，此连接管分布在内伴热管油管之外，此外，为了便于全面的拆装以及检修作业，也用了相同的方法来连接蒸汽连通管。油管坡向和油管前的连通管的坡度应保持一致，且为了实时检测，一般将检查阀门框架合理设置在连通管中。（3）通常在热水主管以及蒸汽主管的出口处设置伴热供汽总管中的切断阀，与此同时，应使用截止阀的方法在水平管中进行安装作业。（4）与外面安装的油管相比，伴热管的长度要超出其0.1到0.2米的范围，便于在油管的两端部利用弯头在油管管壁当中实现穿梭。（5）必须从蒸汽或是热水主管的顶面将伴热供汽总管引出，从伴热站区域的顶部或是水平面将伴热供汽管引出。
结语
综上，在输送并存储某些化工原料上，化工工艺管道的伴热设计意义非凡。在化工工艺中，某些工艺必须达到一定的保温效果，而伴热方式恰好可以满足此种特殊需求，现阶段电伴随加热以及蒸汽伴随加热两种方式在化工工艺管道伴热设计中最常使用。而加热的节能性以及稳定性是两种方式伴热设计中的关键点，我们应综合考量管道的排列方式、数量以及种类等来实现其搭配最优化，尽量实现安全运转与节约成本两方面有效体现在化工工艺管道伴热设计中。
参考文献
[1]刘环.石油化工装置中工艺管道的伴热设计分析[J].工程技术（引文版）,2016,(8):254.
[2]杨帆.石油化工装置中工艺管道的伴热设计分析[J].工程技术（引文版）,2016,(2):70.
[3]宋晓婷，周敏.石油化工装置中工艺管道的伴热设计分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(13)
[4]丁跃.石油化工装置中工艺管道的伴热设计分析[J].化工管理，2016,(2):141.