化工工艺工程管道伴热设计与实现

化工工艺工程管道伴热设计与实现

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。

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