电伴热在炼化企业工业管道上的应用
我国工艺管线和罐体容器的伴热目前大多采用传统的蒸汽伴热或热水伴热。是利用伴热管线紧靠在工业管道外壁,通过热传递,把热量传给工艺介质,以达到保温、伴热的目的。该类伴热方式伴热温度难控制且效率低。
电热带是一种新型的电伴热产品,它广泛使用于石油、化工、电力、冶金等工业管道、贮罐、反应塔等装置和场所的防冻、防凝保温和伴热。电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量,以维持流动介质合理的工艺温度,它是一种高新技术产品。
电伴热是沿管线长度方向或在罐体容器大面积上的均匀放热,它不同于在一个点或面积上热负荷高度集中的电加热;电伴热温度梯度小,热稳定时间较长,适合长期使用,其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高,节约能源,设计简单,施工安装方便,无污染,使用寿命长,能实现遥控和自动控制等优点,是取代蒸汽、热水伴热的技术发展方向。
由于电伴热较蒸汽和热水伴热相比有许多优点,逐渐取代了传统的加热方法。目前产品已在国内油田、化工、电力、医药、食品、机械等行业得到了广泛的应用。
目前,工业管道所用电热带大致可分为自控温电热带、恒功率并联电热带、串联电热带等(SECT集肤效应电伴热技术本文不作介绍)。下面的几种常用电热带的结构和原理分别作简单的叙述。
自控温电热带。自控温电热带由高分子导电聚合物(该导电聚合物分普通聚烯烃为基体和含氟树脂为基体)和两根(或两根以上)平行金属导线及绝缘护层构成,平行的金属导电芯之间均匀分布着起加热作用的高分子导电聚合物,其外部由高分子内护套、合金屏蔽网和高分子外护套构成。当有电流通过时,随着电热带温度升高,高分子导电聚合物的电阻同时升高。其结果是电热带的输出功率随着其温度的升高而降低。由于伴热功率随电伴热带上各处的温度变化,加热的半导体芯材表现为一个与加热温度高/低变化趋势相反的可变温度电阻。
其特点是导电聚合物具有很高的正温度系数“PTC”特性,且相互并联,能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率,自动限制加热的温度。
并联电热带。并联电热带由两根(或三根)并行的绝缘铜铰线作为电源母线。特性发热丝缠绕在骨架上,每隔一个发热节长度与母线交替连接,从而,电阻性加热丝在导电芯之间形成连续的并联加热电阻。电源母线通上交流电源,各并联电阻发热,其单位长度上输出统一、均匀的加热功率。由于恒功率电伴热带的并联结构,它在工作长度内可以任意剪切,加热不同长度的管道。
串联电热带。串联阻电热带由单根或多根具有一定电阻的导电芯线构成。线路长度和工艺温度决定导电芯的运行电阻。串
联阻抗式电伴热带为纯阻抗性加热线路,具备一个非常高效、统一的功率系数。阻抗性导电芯提供加热功能,复杂的温度和功率调节的费用适中,线路的健康监测可以通过测量电阻完成。串联阻抗式电伴热带一般用于维持温度在200°C以内、加热功率在60W/m的伴热应用。由于并联式电热带受到使用长度的限制,因此在对较长距离管线伴热时,势必因众多的中间供电点而增加投资,且维护管理不太方便,而三相串联式电热带则专门适用于长距离管线的伴热保温,一点供电长度可达数百米,甚至数千米,且弥补了并联式电热带长度太长时首尾功率偏差较大的缺陷,确保首尾各处发热均匀。
实际应用中,并联结构的电热带由于首尾端存在电压降,所以使用长度受到限制,一般一个电源点只能供到400米的长度;而串联电热带则不受到电压降的限制,一点供电长度可达数千米。
电伴热与传统的蒸汽热水伴热比较
(1)装置简单,发热均匀,温度准确,反应快,可以远距离控制,便于实现自动化管理。
(2)可靠性高:具有防爆、放火及全天候工作性能、使用寿命长,无泄漏。
(3)节能效果显著,热效率高。管线的热耗量与散热面积有关,电热带外形尺寸小,敷设时不会改变管线保温层形状,而蒸汽或水伴热管管径一般在Ф12~40mm之间,扩大了保温层的面积,热量散失也大大增加。蒸汽或水伴热管与被加热管线之间只有线接触,换热率一般仅为40~60%;而电热带为扁平形,借助铝胶带可以形成50mm宽的热交换面,换热效率可达90~96%。损耗小,蒸汽或热水的热能传输损失比电能传输损失要大得多、当被加热管离热源较远,则沿线损失更多。而电源传送损失较小。
(4)节约大量高质量水:蒸汽或热水伴热使用锅炉,其标准水量每天需补充5~10%,且需经水处理,而电热带无需用水。
(5)电伴热无泄漏,有利于环境保护,不像蒸汽、热水伴热会产生“跑、冒、滴、漏”污染环境现象。
(6)设计、施工维修费用小,运行成本低。电热带伴热设计工作量小,设计费用仅为热水或蒸汽的1/3。施工简单,周期短,维护方便、日常维护保养工作量小。其运行费用可省90%。
(7)管理方便。电热带伴热除提高能源利用率和节约大量资金外,还提高了工业企业的自动化水平和管理水平。