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
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选用蒸汽伴热的情况
设备、管道中介质的凝固点、粘度较大，工艺介质需维持的温度较高（通常超过100℃甚至150℃），设备、管道所在区域的具有较高的防爆等级，同时介质的腐蚀性、热敏性较强；（2）选用电伴热的情况：需要保温的工艺介质温度不高（一般需维持介质温度在30~120℃），防火防爆要求不高，远离蒸汽源的设备、机泵、管道；（3）选用热水伴热的情况：被保温介质需要的温度不太高（一般在90℃以下，要求介质受热均匀，又不宜采用电伴热等其他伴热的情况下；（4）选用导热油伴热的情况：被保温的介质温度较高（一般为140～355℃，且处于介质的濒燃状态），且其他的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，为了减少管壁的损失并有效的节省原材料而经常选用的管道半径在10到15毫米之间，它的加热介质一般选用0.5到1.2兆帕的蒸汽，输送凝固点的变化会对蒸汽伴热管造成压力，因此相应的措施应随着多变的凝固点而逐渐改进，其中1.5到1.2兆帕的多管蒸汽伴管的应用条件为输送凝固点超过60℃。
2.2伴管热补偿的设计要求
（1）选用螺旋缠绕型、“Ω”型或是“U”型的补偿器来弥补自然补偿，其设置位置在每隔20到30米的伴管直管段上均匀铺设；（2）被伴管转弯给伴管作自然补偿时，为了确保被伴管的保温结构良好，应特别注意伴管固定点的设置位置；（3）在固定伴管时，扎带捆扎的方式应用在其中。当被伴管的材质为不锈钢时，应选用宽50毫米且厚1毫米的隔离垫用在固定扎带以及被伴热管道之间。
2.3伴管工作图的基础设计
伴热设计的前提为伴热管工作图的基础设计，在设计时首先应考虑到合理设计所选定伴热方法的管线布局形式。此外，还应将相应的参数在三维立体设计的基础上输入到设计的管道图中，并完整模拟整个进程，那么整个设计思路在理论的验证下确定其方向是正确的，需要知道的是模型设计通常不做在伴管的前后，并注意交叉试验热介质、热线以及所有的管线等，从而确定最为合理的设计方案。
3.化工工艺管道的伴热设计
石油化工等企业用于保温或是加热伴热热输管道的新工艺以及新技术是管道集肤效应伴热技术，又称SECT法，此种叫法在国外应用较为广泛，它适用于输送高凝油、稠油或是超稠油等输油管道中长距离的加热伴热。其中保护外壳、内含耐热电缆的电热管、保温层以及输油管道组成了集肤效应加热法，伴热管在输油管道上间接焊接，防水外壳以及保温层分布在外侧，在伴热管中串入耐热电缆且伴热管的半径在7.5到20毫米之间。集肤效应伴热分类依据为伴热温度以及管径，通常分为三管伴热、双管伴热以及单管伴热，那么在选择伴热管时，首先应考虑到温度的高低以及管径的大小。在伴热钢管中穿入耐热电缆，将电缆的一端与单相交流电相连接，然后当带电的电缆穿过伴热管时，电流受到邻近以及集肤效应的影响在顺着管壁传播时并不均匀，而是在伴热管的表面集中流过。管壁的集肤层交流阻抗增加，而导电截面明显减少，在电流一致的情况下，伴热管的功率逐渐递增，那么输油管线在传导的作用下温度也逐渐递增。
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3.1电伴热设计
采用通电、电阻以及感应加热等方式进行的伴热保温设计也就是化工工艺管道的电伴热设计。在使用进程中，电伴热拥有较为便捷的施工设计，安全系数极高且日常维护也不需要太多。此外，近年来随着对电伴热的不断研究，电伴热技术也得到持续发展，能源利用率得到了有效的提升且在能源的消耗上也逐渐减少。在电伴热的设计进程中伴热容量的设计与资源。能源能否得到有效地节约息息相关，通常情况下我们需要注意提升电伴热的伴热容量，原理如下：设备的运行成本会因为过量的伴热容量而有所增加，在设计进程中，为了有效计算热容量达到启动条件我们通常采用计算机来分析设计，对总运转能量尽量的节省；而过低的伴热容量会浪费热能，因为管道利用率会因为低的伴热容量而有所降低。在设计电伴热的进程中可以加入三维计算机模型，对伴管以及总管的详细情况以及分配站进行合理规划，通常在墙柱等平台位置布置分配站，注意尽量缩短分配站前的伴管，而伴管与总管的材质以及划分都是管道设计中须尤为关注的重点。另外为了确保设计的清晰合理性，应对伴管的去处或是来源进行仔细标注。
3.2蒸汽伴热设计
为了有效控制管道内的温度，而通过蒸汽分配站和蒸汽伴管等内容实现伴热设计便是蒸汽伴热设计。通常情况下，在工作环境中，工艺管道内存在冷凝水时会利用蒸汽伴热，这是为了避免管道受到腐蚀性气体气化成冷凝水后的腐蚀作用。
设置与分配蒸汽伴热系统的重要装置是蒸汽伴热分配站。不管是常规的还是一般的分配站，它们都拥有相似的位置设置，都在墙柱周边进行设置，除了设置位置应合理选择外，在现实情况下还应确保蒸汽便于运输与发散，为了使得分配站能够实现蒸汽均匀分配，那么蒸汽分配站的布置结构最好的立式或是水平式。为了应对突发情况的分配蒸汽，最好在设计分配站的接管数目时预留1到2个备用口。在蒸汽分配站的设计需求得到满足的情况下再收集冷凝液，通常情况下为了更好的收集冷凝液会采用立式形式来安装冷凝收集站，避免管道出现腐蚀等现象。
在蒸汽伴热中设计蒸汽伴热管是其中不可或缺的一部分，通常情况下在设计蒸汽伴热管时，蒸汽到运输的管道流程是由主管发出，然后在单独的蒸汽伴热管作用下进行分配。需要注意的是为了确保伴热的稳定安全以及蒸汽伴热疏水的独立性，我们应将单独的疏水阀门设计在蒸汽伴热管中。而为了确保设计的安全应将总管材质与蒸汽伴管保持一致。
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。
5.结论
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：
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作者简介：
韦宜天（1989.11—），男，广西南宁人，从事相关专业直接申报工程师职称，大学本科，从事化工工程工艺管道设计工作。
论文作者:韦宜天
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：蒸汽论文; 管道论文; 工艺论文; 介质论文; 化工论文; 热管论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第10期论文;