石化工艺管道热水外伴热设计探究

石化工艺管道热水外伴热设计探究
摘要：石油化工业作为生产和运输资源的主要产业，在保障我国能源安全工
作中有着不可忽视的作用。

基于此，本文简单分析管道热水伴热技术，并深入探
讨石化工艺管道热水外伴热设计要点，以供参考。

关键词：石化工艺管道；伴热设计；供水集合管
引言：随着城市化进程快速推进，能源问题的受关注程度持续提升，但在石
化领域，很多问题仍未能得到彻底解决。

通过科学开展石化工艺管道热水外伴热
设计，可以为石化生产的稳定推进提供支持，这正是本文研究的目标所在。

1.管道热水伴热技术分析与选用
1.1管道热水伴热技术分析
管道热水伴热技术可以起到保温防冻的作用。

依据伴热的方法，可以把管道
伴热的技术分为传统伴热技术和智能化电伴热技术。

在应用智能化电伴热技术时，随着管道运行，周围温度下降，分子会出现收缩情况，导致碳颗粒流窜，伴热线
变热。

温度增加，塑料分子不断变大，变成碳颗粒，导致线路断电。

电阻变大时，伴热线的输出较小，可以形成闭合温控回路，从而提高伴热线的发热效率。

1.2管道伴热形式选用
石油化工企业通常使用伴管伴热、夹套伴热和电伴热三种伴热方式。

其中电
伴热成本最高，通常都是在不方便使用蒸汽和热水伴热或者这两种伴热方式都不
能满足要求时才使用。

如果想要防止冬季结冰或水温过高可以使用电伴热。

夹套
伴热使用效果好,但成本较高。

使用时需要购买大量夹套法兰、短半径弯头等，
且焊接工作量大。

通常以介质凝固点50摄氏度作为标准线，超过50摄氏度使用
夹套伴热，不超过50摄氏度使用伴管半热。

伴管伴热包括外伴管伴热和内伴管
伴热两种。

内伴管伴热要把全部伴热管伸到主管内部，且伴管在主管内部尽量不
要留有焊缝，因工程量大，基本很少采用。

与之相比，外伴热管伴热则是最常见
的伴热方式，分为蒸汽伴热和热水伴热。

蒸汽伴热引用热源和回水设置较为便捷，不会使锅炉的运行负荷过大。

所以化工厂伴热多使用低压蒸汽作为热媒，但蒸汽
伴热缺点明显，疏水阀容易损坏且不容易被发现，不易调节用量，能量消耗大，
使用起来危险性较大等。

和其他伴热形式相比，热水伴热基本不会受到管线长度
影响，但升温速度较慢，控制温度比较困难，且由于管线复杂繁琐，安装时间较长，还存在冬季停车倒空问题。

1.石化工艺管道热水外伴热设计应用
2.1设计原则及其注意事项
伴热水进到各分配站伴热后进到各回水站。

分配站和回水站分为水平和垂直
两种，可根据实际情况选用，并留出两个左右备用接头。

最大有效伴热长度一般
设置为60m。

冬季防冻管线通常在50摄氏度以下，由于热水伴管直接接触保温层，也可设置在100摄氏度以下。

防冻伴热则取历年最冷月平均温度的平均值。

使用
流体力学运算法可知，如果伴热主管DN超过200，即便流速达到1.5n/s，每
100m管路的阻力损失也只有10kPa左右。

将缓冲罐安装在高于循环泵处，出口压
力为0.6MPa。

伴热水进入收集站前压力约为0.3MPa，为避免伴热水势能升高出
现降压情况，发生汽化，伴热水高度不应超过25m。

工艺管道主要用来运输资源，其内部的能量损失主要由伴热介质释放的能量来补充。

内伴热管的传热参数和管
道内流速关系密切。

化工厂应该加厚内壁，把无缝钢管长度维持在8-13m之间，
管道内部不应该存在伴热管焊接情况。

所以，化工厂通常采用增加弯管数量的方
式处理焊缝，在一定程度上加大了工作人员的工作量。

此外，化工厂应当及时处
理变形的伴热管，减少维修养护成本，保证使用效果。

热水外伴热应该使用集中
供水、回水的伴热形式。

保证伴热管根根独立没有分支。

从被伴热管的最低点到
最高点，再回到热水系统，并在最高点设置放空点。

设置热水的分配站和回水站，将3m半径内的回水点设置为三个或以上。

为了减小偏流问题的发生概率，在相
同的分配站上发散的分支伴热管长度应一致，最短的伴热管也应该大于最长伴热
管的70%。

如果需要调节流量，可设置直径为3.5-5mm的限流孔板。

并在每一个
伴热管上设两个切断阀。

一个设置在供水总管的分管上，一个设在回水管入口。

如果不设置限流孔板，则应设置一个停止阀。

此外，相关检修人员应定期对伴热系统全面检测，及时发现系统存在问题，避免出现安全事故[1]。

2.2设计供水集合管和回水集合管
供水集合管包括伴热管、供水管和集合管以及排凝。

回水集合管包括回水的总管、回水管、集合管和排凝。

其中热水供水分配站和回水分配站管径都应该通过S=A+2B+3C这一公式来运算分配站的总伴管数量。

当总伴管的根数数量小于8根及以下时，应该选择50DN的热水供水管集合管和热水回水集合管，40DN的热水供水管和热水回水管；当总伴管的根数大于8根且小于等于12根时，应当选择80DN的热水供水集合管和热水回水合管，50DN的热水供水管和热水回水管，热水供热集合管和回水管管道可以按照图1进行安装。

图1热水伴热供水站典型图
2.3设置伴热管
石油企业通常使用外伴热管作为伴热工具，用石棉板将总管道与外伴热管道隔开就能保证管道的正常运行。

后续的维修保养工作也比较简单，维修时间短，不会影响企业的生产效益。

使用保温管壳来保证主管道和伴热管道的间隔保温，这一保温结构可以有效减少热能的耗费，降低生产成本。

如果无法满足要求，化工厂需要及时增加伴热管的根数，使用传导热能的效率更高的传热胶泥来达成多管共同运行的目标。

在设置伴热管时，应该注意整体的功能性。

应遵循低点负责供水、高点负责回水原则，在最低点进行排凝设置。

将水平伴热管设置在被伴热
管的两边或是下部。

将大于两根的垂直伴热管围绕被伴热管均匀分布，如果无法
将其设置在同一边，则应该在每5m间隔处放置一个隔离板用于维持管道距离的
固定。

使用镀锌铁丝或金属带捆扎牢固伴热管和被伴热管，需要注意的是，捆扎
的距离不能超过1m，且绝对不可以把伴热管直接捆扎在被伴热管上方，如果被伴
热管是铜管或是不锈钢管应该使用不锈钢丝来进行捆扎。

应该在直管段上方每间
隔30m处放置一个伴热管膨胀环。

当伴热管的管径是DN15时，R=110mm，如果伴
热管管径是DN20，则R=135mm。

2.4设置热水分配站
热水分配站应如图2所示，从热水总管最下方延伸出分配站，使切断阀贴近
热水总管根部。

如果需要将分配站和热水系统分开，应尽量缩短管道的盲区，避
免因液体结冰，把管道冻坏。

延伸出热水分配站集合管，由伴热的分支确定集合
管的管径和引入管道的管径。

需要在集合管下方设置排凝，并留出一个或者两个
备用口。

每个分支管道将从热水分配站引至被伴热管道，在管道最低点伴热，按
照由低到高的顺序来设置伴热管。

需要在每个分支管道最高处安置放空口，避免
出现气袋现象，使伴热介质无法流动。

每一个分支伴热管回热水回收站集合管，
在热水回收站留一到两个备用口和排凝口。

然后将热水回收站的热水送回至总管。

需要注意的是，热水回收站并不需要设置疏水阀，由于伴热介质不一样，管道位
置不一样，伴热分支也不一样[2]。

图2热水分配站
总结：在石化工艺管道中使用热水外伴热可以降低运行和维修养护成本，减少能耗，增加企业的能源效益。

石油化工厂应在自身发展基础上，根据管道运行情况，合理开展热水外伴热设计，保证生产系统的平稳运行。

参考文献：
[1]彭文强,杨英.石化工艺管道热水外伴热设计[J].化工设计通
讯,2019,45(03):105-106.
[2]徐清华.化工工艺管道的伴热设计与伴热改造设计[J].当代化
工,2021,50(04):996-999.
作者简介：姓名：唐伟（1980.05--）；性别：男，籍贯：四川崇州，学历：本科，毕业于西安石油大学；现有职称：助理工程师；研究方向：石油化工。