化工管道伴热线施工工艺 ***公司 摘要：化工企业中的管道，常用伴热的方法以维持生产操作及停输期间管内介质的温度。由于伴热管管径小，一般在工程后期施工。施工管理及施工往往忽视。 关键词：外伴热管线伴热管作用施工工艺煨制异形保温壳里伴热管质量控制点 1.工程概况 随着国家加大节能减排力度加大，如何更好的节能成为成为企业首要考虑任务。在化工生产企业管道和设备的伴热隔热是主要的节能措施，为了防止生产过程中热量向外散发，管道伴热绝热成为化工装置不可缺少部分。管道伴热的方式很多，在施工单位现场主要接触是外伴热管线。由于伴热管线管径小，现场施工往往不重视，由于伴热管线依附在大管径管道上，伴热管施工质量直接影响整个管道工程的美观程度，影响工程验收。在这方面上须在施工上引起重视。尤其是工程管理者重视。现把在工程一些积累的经验做一介绍。 2.伴热管的作用： 防止管内液体低温下粘度增大，引起管内压力低，增加了动力消耗，起到节能作用，防止管内气体带液冷凝，不同的情况下对管送气的带液都有要求，伴热线可以避免起到安全作用，防止管送液体或浆料凝固导致管线堵塞。严重的有可能管线废弃。起到管道、阀门、设备维护的作用，防冻防凝。伴热是为了保证物料介质能够在管道内顺利传送，需要对管道进行伴热，常用的伴热方式是外伴热，外伴热施工生产、管理及检修都比较方便。伴热管损坏后，可以及时修理，既不影响生产，，又不会出现质量事故。 3.伴热管施工工艺 伴热管的施工，先伴热站预制而后进行主伴热线的施工，工序：伴热站预制→伴热站支架预制→伴热站安装→伴热站与伴热介质主管连接→伴热站到伴热管线连接施工→主管伴热施工→伴热管绑扎→伴热管吹扫和试压→验收交工。 4.施工准备 4.1材料检验
管道伴热规定 1 总则 1.1 目的 为统一中国海洋总公司惠州炼油项目管道伴热设计，特编制本规定。 1.2 范围 1.2.1 本规定规定了石油化工工艺管道蒸汽外伴热管设计及安装要求。 1.2.2 本规定适用于中国海洋总公司惠州炼油项目中工艺管道蒸汽外伴热管、夹套管、电伴热的设计。设备和仪表的伴管设计、其他伴热介质的伴管设计也可参照执行。 1.3 规范性文件 本规定适用于工艺装置配管专业的设计，包括装置（单元）布置、管道布置、管道材料和管道应力等方面内容，不适用于给排水专业埋地管道的设计。本规定适用于中国海洋总公司惠州炼油项目中各阶段的配管设计。 10000-SP-STPE-0101 工艺系统一般规定 GB50235-1997 工业金属管道工程施工及验收规范 SH/T3040-2002 石油化工管道伴管和夹套管设计规范 SH/T3041-2002 石油化工管道柔性设计规范 SH3501-2002(2004）石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范(附加一号补充) 2 设计 2.1 技术要求 2.1.1 本规定应作为伴热系统绘制图纸和确定形式的基准。 2.1.2 伴热设计的基本原则应符合10000-SP-STPE-0101的相关规定。 2.1.3 需要考虑伴热的管道参见10000-SP-SIPE-0101的相关规定。 2.1.4 工艺及公用工程管道等需要伴热的管道应在P&ID及管道说明表上标明。 2.1.5 伴热分配站及回收站的压力等级应在引入管和返回管所连接的主管压力等级一致。 2.2 伴热介质 伴热介质可以是蒸汽或热水、和电伴热，伴热介质的选择应符合10000-SP-STPE-0101的相关规定。 2.3 伴热方式 伴热方式可以是蒸汽外伴热管、夹套管、电伴热，伴热方式的选择应符合 10000-SP-STPE-0101的相关规定。
工业管道伴热管施工工艺范围 本工作程序适用于工业金属管道工程中热水和蒸汽伴热管道施工，包括伴热管蒸汽分配站和冷凝液回收站的管线施工。 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于标准，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 50184—93 《工业金属管道工程质量检验评定标准》 GB 50235—97 《工业金属管道工程施工及验收规范》 SH 3501—2002 《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》 SH/T3517-2001 《石油化工钢制管道工程施工工艺技术规程》 施工准备 1.1 材料检验 1.1.1 所有施工用料应符合设计要求，且有质量证明书或合格证。 1.1.2 用紫铜管或不锈钢管作伴热管时，管材应为已进行消除加工应力的退火状态，如果不是退火状态，应采取措施降低管材硬度，以便于安装时煨弯加工。 1.2 施工机具 1.2.1 施工设备：电焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备等； 1.2.2 施工机具：磨光机、无齿锯、套丝机、气体切割器等； 1.2.3 施工工装：弯管器 1.3 作业条件 1.3.1 被伴热的主管已安装； 1.3.2 伴热介质的主管已安装； 1.3.3 伴热施工区域的土建工程己施工完毕，具备小管施工条件。 施工工艺 1.4 施工程序
见图。 图1 施工程序图 1.5 伴热站应进行集中预制，预制时要按设计文件的要求开孔和焊接支管，开孔宜采用机械方法，预制时应采取措施防止焊接变形。 1.6 伴热站的安装位置，应按设计文件要求进行布置，如设计文件无规定时，应考虑现场情况，由工程技术人员画出布置图，伴热站的布置应以管线布置就近、集中为原则，尽量减少工程量。 1.7 伴热站伴热线引出点到主管的管线布置应充分考虑对保温工程的影响和外观的美观，要求成排成束布置。 1.8 疏水器安装时，应注意介质流入方向和安装方向，根据疏水器的型号决定是水平安装或垂直安装，其安装位置应易于拆卸维护。
天津思多而特临港仓储有限公司T0103蒸汽伴热改造工程 施 工 方 案 天津森发机电设备安装工程有限公司 2013/5/9
一、工程概况 本工程位于天津思多而特临港仓储有限公司T0103管线，工艺管线长度为460米，拆除保温及伴热带后进行伴热管的安装，要求为4根伴热管，总长为1900米，并根据现场实际情况制作安装相应的分配站。 二、施工依据 2.1《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》SH3501-97 2.2《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97 2.3《石油化工钢制管道工程施工工艺技术规程》SHJ517-93 2.4《工业金属管道工程质量检验评定标准》GB50184-93 三、施工准备 3.1材料检验 3.1.1所有施工用料应符合设计要求，且有质量证明书或合格证。 3.2施工机具 3.2.1施工设备：电焊机、焊条烘干设备等； 3.2.2施工机具：磨光机、无齿锯、气体切割器等； 3.2.3施工工装：弯管器 3.3作业条件 3.3.1被伴热的主管已安装； 3.3.2伴热介质的主管已安装； 四、施工工艺 4.1施工程序：见图4.1。
图 4.1 施工程序图 4.2伴热站应进行集中预制，预制时要按设计文件的要求开孔和焊接支管，开孔宜采用机械方法，预制时应采取措施防止焊接变形。 4.3伴热站的安装位置，应按设计文件要求进行摆布，如设计文件无规定时，应考虑现场情况，由工程技术人员画出布置图，伴热站的布置应以管线布置就近、集中为原则，尽量减少工程量。 4.4伴热站伴热线引出点到主管的管线布置应充分考虑对保温工程的影响和外观的美观，要求成排成束布置，典型的管道布置见图4.4。 图4.4伴热线空间布置示意图
工业管道伴热管施工工艺 1范围 本工作程序适用于工业金属管道工程中热水和蒸汽伴热管道施工，包括伴热管蒸汽分配站和冷凝液回收站的管线施工。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于标准，然而，鼓励根据本部分达成协议 的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于 本标准。 GB 50184- 93《工业金属管道工程质量检验评定标准》 GB 50235- 97《工业金属管道工程施工及验收规范》 SH 3501—2002《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》 SH/T3517-2001《石油化工钢制管道工程施工工艺技术规程》 3施工准备 3.1材料检验 3.1.1 所有施工用料应符合设计要求，且有质量证明书或合格证。 3.1.2 用紫铜管或不锈钢管作伴热管时，管材应为已进行消除加工应力的退火状态，如果不是退火状态，应采取措施降低管材硬度，以便于安装时煨弯加工。 3.2施工机具 3.2.1 施工设备：电焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备等； 3.2.2 施工机具：磨光机、无齿锯、套丝机、气体切割器等； 3.2.3 施工工装：弯管器 3.3作业条件 3.3.1 被伴热的主管已安装； 3.3.2 伴热介质的主管已安装； 3.3.3 伴热施工区域的土建工程己施工完毕，具备小管施工条件。
4 施工工艺 4.1施工程序 见图4.1。 图1施工程序图 4.2伴热站应进行集中预制，预制时要按设计文件的要求开孔和焊接支管，开孔宜采用机械方法，预制时应采取措施防止焊接变形。 4.3伴热站的安装位置，应按设计文件要求进行布置，如设计文件无规定时，应考虑现场情况，由工程技术人员画出布置图，伴热站的布置应以管线布置就近、集中为原则，尽量减少工程量。
蒸汽伴热管道规范 范围 本规范涵盖了管道、仪表和相关设备的蒸汽伴热设计和安装的一般要求。 与本规范、图纸或其它用于此工作的规范有偏差时，应在工作前向授权技师提交书面申请以获得相关批准。 参考文献 在这方面相关的规范如下： （1）X-MAPJ-S500-0018,管道检查验收施工规范 （2）X-MAPJ-S500-0011，绝缘规范 （3）GB50234-97，施工规范及工业金属管道的验收 基本概要 所有要求伴热的管线或其相关的设备和仪器，应有适用的管道和仪表流程图以及管线列表。 本规范适用32℉以及更高时的“低环境设计温度”。 设计 蒸汽伴热管道设计时应布置有序，并考虑到热膨胀并且易于通向所有的法兰、阀门、U型弯管、滤水器和仪器。为对阀门、U型弯管或滤水进行测试或易于拆除，应提供阀门、法兰。 实际操作时，伴热应从管线的最高点开始终止于最低点。蒸汽供应连接应采取最近的车间蒸汽管集箱到管线的最高点，且需有隔离阀。 当要求两个或更多的蒸汽伴热供应点时，集合管通常用于伴热供应及冷凝水回水。 实际操作时，蒸汽伴热供应集合管应能自排水到主蒸汽管。然而在操作及停工期间，如果布局允许将冷凝物收集到主蒸汽管，应在集合管的最低点安装排水阀，此时应在集合管为伴热系统最低点的地方安装U型弯管，连续不断地排出冷凝物，从而形成集合管。 蒸汽供应连接以及集合管应位于允许短期运行的伴热管道。所有集合管的规格为附加伴热器的25%。 从经济角度来说，节约能源应收集蒸汽伴热的冷凝水，并排入同蒸汽伴热有相同压力水平的冷凝水总管。冷凝水管线及冷凝水收集总管应尺寸应合适，防止收集操作的两相流动产生过多的回压。 所有要求伴热的管线应提供独立的伴热器，或伴热器不得伸至不同体系或系统的其它管线。除了有调节阀或其它类似连接外，所有伴热器应单独密封。 所有的调节阀、管线阀门、配件、仪表和相关设备等，应同连接的管道一样有蒸汽伴热。 管线保护的绝缘厚度以及类型应遵循工程隔热规范。 如果可以自由排水，伴热系统的流动与伴热管线的流动应为逆流。 表1为蒸汽伴热最大允许长度，当伴热管线超过了这个限度，伴热器分段，每段有独立的供应线及U型弯管。
化工装置中蒸汽伴热系统的工艺设计 4.2伴热要求 4.2.1用于蒸汽伴热的蒸汽应根据厂内条件而定。蒸汽温度应取蒸汽的饱和温度。 4.2.2用于热水伴热的热水温度宜低于100℃，当被伴介质温度较高时，热水温度可高于100℃，但不得高于130℃。伴热热水回水温度不宜低于70℃。 4.2.3热水伴热系统应采用闭式循环系统，热水的供水压力宜为0.35MPa~1.0MPa, 回水总管余压应控制在0.2MPa~0.3MPa。 4.2.4伴热管的直径取决于被伴热管道的热损失和伴热管道的蒸汽压力。外伴热管管径为DN15、DN20、DN25。 4.2.5蒸汽伴管最大允许有效伴热长度可按下列原则确定： 4.2. 5.1蒸汽伴管最大有效伴热长度按表4.2.5.1选用，也可根据实际条件、凝液负荷、保温材料及厚度进行计算； 表4.2.5.1蒸汽伴管最大允许有效伴热长度 伴管直径mm 蒸汽压力为P MPa 时的最大允许有效伴热长度，m 0.3≤ P ≤0.50.5< P ≤0.70.7< P ≤1.0 DN15 60 75 90 DN20 60 75 90 DN25 80 100 120 4.2. 5.2当伴热蒸汽的凝结水不回收时，最大允许有效伴热长度可延长20%； 4.2. 5.3采用导热胶泥时，最大允许有效伴热长度宜缩短20%。 4.2. 5.4当伴管在最大允许有效伴热长度内出现“U”型弯时，累计上升高度不宜大于表4.2.5.4中规定的数值。若超过表4.2.5.4中的数值时，宜适当减少最大允许有效伴热长度，但伴管累计上升高度不宜超过10m。 表4.2.5.4 蒸汽伴热管允许U形弯累计上升高度 蒸汽压力，MPa 累计上升高度，m 0.3 ~ 0.5 4 >0.5 ~ 0.7 5 >0.7 ~ 1.0 6 4.2. 5.5热水伴管最大有效伴热长度可按表4.2.5.5选用。 表4.2.5.5热水伴管最大允许有效伴热长度 伴管直径mm 热水压力为P MPa 时的最大允许有效伴热长度，m 0.3≤ P ≤0.5 0.5< P ≤0.70.7< P ≤1.0 DN15 60 70 80 DN20 60 70 80 DN25 70 80 90
热管换热器设计计算 1确定换热器工作参数 1.1确定烟气进出口温度ti，t3，烟气流量V,空气出口温度頁，饱和蒸汽压力 Pc?对于热管式换热器，ti范圉一般在250°C?600°C之间，对于普通水- 碳钢热管的工作温度应控制在300°C以下.t2的选定要避免烟气结露形成 灰堵及低温腐蚀，一般不低于180°C.空气入口温度的.所选取的各参数值如下： 2确定换热器结构参数 2.1确定所选用的热管类型 烟气定性温度：f 宇_4沁；2沁=310比 在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的 半均值所得出： 烟气入口处：q =如+営=420?c+严z = 18O°C 烟气出口处：. t2+tiX4 200°C+20°Cx4 l° 5 5 C 选取钢-水重力热管.其工作介质为水.工作温度为30OC~250°C?满足要求.其相容壳体材料：铜.碳钢（内壁经化学处理）。
2.2确定热管尺寸 对于管径的选择，由音速极限确定所需的管径 d v = 1.64 Qc t J厂9必)2 根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范闱，取Qc=4kW,在 10 = 56吃启动时 p v = O.1113k^/7H3 p v = 0.165 X 105pa r = 2367.4幼/kg 因此d v = 1.64 I ! = 10.3 mm yr(p v p v)l 由携带极限确定所要求的管径 d _ I 1.78 X Qent P Ji (P L"1/4+P V~1/4)_2^(P L -Pv]1/4 根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取Q ent=4kw 管内工作温度t t = 180°C时 P L = 886.9kg/m3 pv = 5.160/c^/m3 r = 20\3kJ/kg J = 431.0xl0^N/m 178x4 因此 nx20L3x(8Q6.^i/4+SA6^i/4)-2 [gX431.0xl0-4(886.9-5.160)]1/4 =13.6nun 考虑到安全因素，最后选定热管的内径为 4 = 22111111 管売厚度计算由式 Pv4 20qcr] 式中，Pv按水钢热管的许用压力28.5kg /nmr选取，由对应的许用230°C來选 取管壳最大应力乐朋=14kg/nim2,而 [ 蒸汽伴热管规定 目录 范围 规范和标准 规范" 有关规范 设计 技术要求 布置原则 伴热系统识别 伴热管设计 附件的伴热 仪表 安全释放阀 排液 伴热管的尺寸及根数 伴热管长度 疏水阀接管 伴热管凝液收集 疏水阀 伴热管的固定 膨胀圈 材料 不锈钢管/碳钢管 不锈钢管子配件/碳钢管配件 疏水阀 阀门 钢管材料 传热胶泥 安装 蒸汽伴热管 表面加工 SUPPORTS支架 检验 试验 范围 本规定涉及管道、设备及仪表蒸汽伴热设计、安装及检验方面的最低要求。 1.0规范和标准 下列文件，包括所用的附件，组成了本规范，本规范所用文件的颁布日期必须是有效的。 规范 根据所有适用的美国、州及地方法规 有关规范 管道材料管道预制规定 工艺及公用管道设计规定 管支架—设计及预制 保温材料及应用—热保温 保温材料及应用—冷保温 保温材料及应用—隔音 油漆材料及应用规定 石化企业伴热管及夹套管设计规定 设计 技术要求 本规定应作为蒸汽伴热系统绘制图纸及确定型式的基准。 工艺及公用管道、仪表、设备等需要蒸汽伴热来防冻和（或）保温的部分应在P&ID 及（或）管道一览表上标明。 凡保温管道应在管线一览表上规定可操作的最低温度。 若某种产品属于热敏感性，则其最高允许温度也应在管线一览表上标明。 伴热供汽及凝液回收的压力等级应在P&ID上指明。 在P&ID图上及管线一览表上标明的蒸汽伴热（包括伴热管及夹套管）也可用其他方式替代，如电加热、内伴热或盘管等，但要经规范设计部门的批准。 布置原则 一般都由总管提供蒸汽分配及凝液回收，在外区，单根伴热管就不必要有凝液收集管（伴热管可直接走向凝液总管） 单根伴热管一般不从蒸汽总管上接出，除非位置很远或某台设备的特殊设计。 分配管的尺寸及位置可按以下原则来定： 在供汽管至分配管的管线上应设“Y”型过滤器，并靠近分配管。 在布置图上应指明伴热管及凝液收集管的位置。 从蒸汽总管接到蒸汽集管的供汽管上应设切断阀并在图上标明。 凝液回收、伴热管至凝液总管或伴热管至集管的走向均由工作人员在施工现场决定。切断阀应位于地面、直梯及操作平台上，并在中心位置处集中操作。 所有供汽管及伴热管的走向上应避免形成液袋。 供汽管及分配管的布置应按最佳经济原则安装，不要有徒劳操作，并要考虑维修。 各伴热管供汽点应位于被伴管线的最高点 来自伴热蒸汽疏水阀的凝液应由凝液回收系统回收。 伴热系统识别 供汽管及凝液回收管应提供不锈钢作的标签，写明相对应的伴热管编号，并在伴热管图表上列表示明。 标签应挂在或靠近供汽管切断阀处，或挂在或靠近凝液回收管末端疏水阀处。采用Dymo型1011-60带式标签（或相当）将不锈钢带用铆钉固定也是一种方便而价廉的金属标记方法。 伴热管设计 伴热管按图安装（见A-400图“蒸汽伴热典型安装图例”） 阀、泵及其他设备表面不规则的伴热管安装。 垂直管道上有多根伴热管时，应在该管周围等距装设伴热管。 各伴热管应单独设置疏水阀，除非是在旁路上、在控制阀上或在其他相似接管上。 276 在石油开采过程中，石油化工装置中出现介质结晶、冷凝、冻结的情况，以及温度或黏度的变化，这些现象都会对开采质量产生影响。采用工艺管线蒸汽伴热设计可以有效的阻止现象发生。因此国家投入相当力量进行研究，经过实验证实蒸汽伴热技术经过合理的设计，可以起到节省费用、节约能源、提高效率的作用，因此在石油化工产业中广泛应用。 1 伴热管道的伴热方式 伴热方式有外管伴热、内管伴热、夹套伴热和电伴热等。蒸汽伴热相对其它的伴热方式，有着取用方便、潜热大的优点，可以更好降低能源输出，提高生产效率。 石油化工装置中的管道伴热主要是为了防止管道内的介质发生结晶、冻结、凝固等，影响管道内输送，除此外伴热管道可以维持管道内的温度以及粘合度，确保管道内部的介质流通。 2 蒸汽伴热管道设计细节2.1 设计的原理依据 对于伴热管道的设计标准，国家曾出台多项规范法则进行限定，本文进行的蒸汽伴热管道设计是按照《石油化工管道伴管和夹套管设计规范》SH/T30400－2012标准进行的，其中包含详细的设计依据，保证了蒸汽伴热管道正常运行。 2.2 环境温度、伴热介质温度的选择 石油开采过程中，管道的环境以及伴热介质的温度会影响管道内部的运输。控制好温度的范围，有利于管道内物质运输效率的提升。 （1）不同环境选择不同温度 环境温度是根据管道的布置以及整个运行的情况来选择的，内外环境的温度要求不同，一般在已经采取供暖设备的房间，设定环境温度为20℃。室外温度的选择则需要根据具体情况进行分析，按照最不利于管道运输的温度进行设定。一般在对伴热温度的选择是按照过去几年的年平均温度取平均值即可。 （2）与压力密切相关的介质温度 管道蒸汽伴热方式其原理是依靠蒸汽内部的潜热进行伴热活动，所以在对介质温度进行选择时，需要考虑管道内部的压力情况。在石油化工装置中采用的蒸汽伴热方式，一般是蒸汽过热方式。蒸汽的压力有中低两种标准，中压的数据标准为1MPa、1.6MPa、2MPa，低压的蒸汽压力数值为0.6MPa、0.4MPa。根据相关的数据显示，在管线蒸汽伴热的压力一般选择0.4MPa、1MPa、1.6MPa，对应的温度是151℃／183℃／202℃。 3 在现有的基础上对环节进行优化3.1 设计布置蒸汽分配站和疏水站 根据实际情况设计出蒸汽伴热设施的平面布置图，根据图纸中的蒸汽分配站以及疏水站的位置进行设置，站内设置的蒸汽分配站需采用从上到下的顺序，有序的排列，同时尽可能将蒸汽分配站布置在建筑物或是结构框架的上面，这样的分布主要是确保冷凝液能通过高地位的分布，汇总到低位进行回收增加利用率。疏水站和分配站的位置 恰恰相反，是分布在建筑物或者是结构框架的最低位置，以方便管道流通。 3.2 设计疏水站的管道分布 疏水站的疏水阀是用于压力试验的，在蒸汽伴热设备进行正常运作时，疏水阀会定期进行更新运动。在实际的操作中发现，疏水阀清洗起来比较困难，设备遇到故障后修理也不方便。为了改善以上的现况，可以在设备之前添加切断网设置；为了方便污水的处理，应该调整疏水站内的凝结水收集管之间的距离，具体的数值应该为200mm；为了防止管道内的机械杂质进入疏水阀前设置的过滤器，应该尽可能将排污阀和凝结水管分布成同一垂直平面；为了防止疏水网堵塞应该增加排污阀，这样做可以有效的减少杂质污物进入疏水阀中。以上的细节优化可以帮助管道的正常运行。 3.3 设计被伴热管道的分布 在进行被伴热管道分布时需要区分几种情况，分别是集中分布、冬季伴热管道和常年伴热管道的分布、直径在DN50以下的管道分布。针对3种条件下，伴热管道有不同的分布方式，所以在设计时需要考虑周全 （1）以节省能源为前提，在满足工业工艺的情况下，把同介质同工艺的管道进行聚集设计，尽可能缩短管道之间的距离，以此来提高伴热的效果，方便管道的正常工作。 （2）由于气温的差异，冬季和常年的伴热设备需要进行区分。方便在相应的温度阶段进行管道设备之间的切换，确保管道的正常运行。一般在条件允许的情况下，安装两套设备，分别设置相应的运输数据，增加伴热的效率。 （3）伴热管道的直径设置，也将对伴热的效果产生影响。一般在石油化工设备中常用伴热管直径为DN10、DN12、DN15、DN20、DN25，伴热管根数不宜超过4根，原则是“大直径，少根数”，而国外则是“小直径，多根数”，从传热效果看小直径，多根数效果更佳，在工程设计中最好采用统一规格的换热管，同时设置阀门的数量以及管道的合理布控，也将起到事半功倍的效果。 4 结束语 经过实验证实蒸汽伴热技术经过合理的设计，可以起到节省费用、节约能源、提高效率的作用，因此在石油化工产业中广泛应用。按照《石油化工管道伴管和夹套管设计规范》SH/T30400－2012标准进行设计，可以从布置蒸汽分配站和疏水站、疏水站的管道分布、被伴热管道的分布等几个方面进行考虑。 参考文献 [1]李珊珊. 浅谈化工工艺管道的蒸汽伴热设计分析[J]. 山东化工，2014，12：122；128. [2]陈逢春. 化工工艺管道的蒸汽伴热设计[J]. 上海化工，2014，1：22-24. [3]甄崇汀. 工艺管道蒸汽伴热设计要点[J]. 化工设计，2014，6：36-39；1. 工艺管线蒸汽伴热设计 田春 珠海巨涛海洋石油服务有限公司 广东 珠海 519000 摘要：在实际的石油开采过程中，发现石油化工的装置会出现介质结晶、冷凝、冻结的情况发生，同时还伴随着温度或黏度的变化，这些现象都会对开采质量产生影响。本文将重点论述工艺管线蒸汽伴热的设计和优化。 关键词：工艺管线 蒸汽伴热 石油 设计 3.1蒸汽伴管伴热保温 时间：2008-02-26 来源：作者： 3 伴热保温的选用 当隔热不能满足工艺物料的隔热保温要求时，一般采用伴热保温的形式。伴热保温通常有蒸汽伴热、热水伴热、导热油伴热和电热带伴热等。 3.1 蒸汽伴管伴热保温 3.1.1 蒸汽伴管伴热保温适用范围 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，或者设备、管道所在区域的防爆等级较高，介质的腐蚀性、热敏性较强时，应选择蒸汽伴热的热保温形式。 3.1.2 热源介质的选用 蒸汽伴热常用饱和蒸汽作热源介质，蒸汽压力通常由蒸汽温度决定，而蒸汽温度根据工艺介质需保温的情况而定，一般情况下蒸汽应高于被保温介质的温度。选用的蒸汽温度应考虑工艺物料的特性，如结焦点、凝固点等。使用蒸汽压力一般等于或低于1300kPa，常用350～1000kPa，最低200kPa。压力太低时，管道阻力造成蒸汽的压力降低会产生冷凝液，因而伴管长度较短，工程上一般不采用低于200kPa压力的伴管蒸汽。蒸汽热源在操作期间及开、停车时不应中断。 3.1.3 蒸汽伴管伴热保温的设计要求 a) 设备伴管伴热保温的设计要求 设备内介质是酸或其他严重腐蚀性的物料时，设备如需伴热保温应采用外部伴热，对于其他物料，可以采用外部伴热，或内部伴热。 工艺系统专业根据化工工艺专业发表的设备工艺数据表中提出的伴热保温的要求对设备的伴热长度、伴管间距进行计算。 b) 管道伴管伴热保温的设计要求 物料管道一般采用外部伴热。工艺系统专业根据化工工艺专业的条件和由管道材料专业提出的伴热保温管道所需伴热管的根数及其他要求，在“管道命名表说明”中写明管子的蒸汽伴热管的根数。 3.1.4 蒸汽伴管伴热保温计算 3.1. 4.1 设备蒸汽伴管伴热保温计算 a) 设备伴热管管径的选择 设备伴管的规格，通常采用DN15～DN25管径的管子，如果需要，也可以采用大一点的管径。 b) 设备伴管伴热经隔热后的热损失计算 1) 保温隔热层表面至周围空气给热系数(α0) α0=αr＋αk(3.1-1) 式中 α0——保温隔热层表面至周围空气给热系数，W/(m2·℃)； αr——保温隔热层的辐射传热系数，W/(m2·℃)； αk——对流传热系数，W/(m2·℃)。 辐射传热系数(αr) 空调用热管换热器的设计计算 西安工程大学 王晓杰 黄翔 武俊梅 郑久军 摘 要： 热管技术以其独特的技术在很多领域得到了广泛的应用，在空调领域热管技术也逐渐受到重视，除了理论研究热管技术在空调领域的应用外，设计出合适的换热设备对热管在空调领域的应用也及其重要。热管换热器的计算内容主要有热力计算和校核计算。其中热力设计计算大致可分为常规计算法，离散计算法和定壁温计算法。空调用热管换热器一般为气－气型换热器，文章主要针对气－气型热管换热器的常规计算法进行介绍，并给出了一个具体实例的计算结果，以进一步促进热管换热器在制冷空调领域的应用研究。 关键词： 热管 空调 热力计算 1 引言[1][2][4] 热管换热技术因其卓越的换热能力及其它换热设备所不具有的独特换热技术在航空，化工，石油，建材，轻纺，冶金，动力工程，电子电器工程，太阳能等领域已有很广泛的应用，制冷空调领域冷冷热流体温差小，因此热管技术也逐渐受到重视。根据实际需要设计出合理的热管换热器对于空调领域来说也极为重要。 同常规换热器计算一样，热管换热器的计算内容主要有两部分：热管换热器的热力计算和校核计算。在这里主要对热管换热器的热力计算做个介绍。热管换热器的热力设计计算目前大致可分为三类：常规计算法，离散计算法，定壁温计算法。常规计算法将整个热管换热器看成一块热阻很小的间壁，然后采用常规间壁式换热器的设计方法进行计算。离散计算法认为热量从热流体到冷流体的传递不是通过壁面连续进行的，而是通过若干热管进行传递，呈阶梯式变化，不是连续的。定壁温计算法是针对热管换热器在运行中易产生露点腐蚀和积灰而提出的，计算时将热管换热器的每排热管的壁温都控制在烟气露点温度之上。从而避免露点腐蚀及因结露而形成的灰堵。 空调系统要处理的对象一般为室外新风或是室内排风，都属于气态介质，因此空调用热管换热设备为气－气热管换热器。本文将对空调用气－气热管换热器的常规计算法的热力计算做个简要介绍，文中的一次空气是待处理室外新风，二次空气可以是室内排风或室外新风。 2 热管换热器的设计计算[3][4] 2.1已知设计参数 一次空气质量流量M h , 进出口温度T 1,T 1’，二次空气质量流量M c , 进出口温度T 2,T 2’。一般六个已知量中，只要给定5个即可，另一个参数可由热平衡方程算出，如需要，还需给出一、二次空气的允许压降，二次空气出口温度未知时的计算过程为： ①一次空气定性温度T h =2 ' 11T T + (1) 查定性温度下的一次空气物性参数：定压比密度h p C 导热系数h λ粘度h μ 普兰德数h r P ②一次空气放出热量)(' 11T T C M Q h p h h -= (2) 工业管道伴热管施工工艺 1 范围 本工作程序适用于工业金属管道工程中热水和蒸汽伴热管道施工，包括伴热管蒸汽分配站和冷凝液回收站的管线施工。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于标准，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 50184—93 《工业金属管道工程质量检验评定标准》 GB 50235—97 《工业金属管道工程施工及验收规范》 SH 3501—2002 《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》 SH/T3517-2001 《石油化工钢制管道工程施工工艺技术规程》 3 施工准备 3.1 材料检验 3.1.1 所有施工用料应符合设计要求，且有质量证明书或合格证。 3.1.2 用紫铜管或不锈钢管作伴热管时，管材应为已进行消除加工应力的退火状态，如果不是退火状态，应采取措施降低管材硬度，以便于安装时煨弯加工。 3.2 施工机具 3.2.1 施工设备：电焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备等； 3.2.2 施工机具：磨光机、无齿锯、套丝机、气体切割器等； 3.2.3 施工工装：弯管器 3.3 作业条件 3.3.1 被伴热的主管已安装； 3.3.2 伴热介质的主管已安装； 3.3.3 伴热施工区域的土建工程己施工完毕，具备小管施工条件。 4 施工工艺 4.1 施工程序 见图4.1。 图1 施工程序图 4.2 伴热站应进行集中预制，预制时要按设计文件的要求开孔和焊接支管，开孔宜采用机械方法，预制时应采取措施防止焊接变形。 4.3 伴热站的安装位置，应按设计文件要求进行布置，如设计文件无规定时，应考虑现场情况，由工程技术人员画出布置图，伴热站的布置应以管线布置就近、集中为原则，尽量减少工程量。 1. 《热工学》，《传热学》里面有计算公式和公式推导 2. 各种手册里有更为直接的工程计算方法和参数列表，比如机械类手册，热工类手册、暖通类手册，压力容器类手册。 3. 计算热管换热系数可以采用有限元方法，ansys 、abaqus 都可以，如果有流固耦合，也可以用fluent 和cfx ，甚至是基于workbench 的多物理场联合仿真。另外还有流程类仿真计算软件，如aspen 之类的，这个软件一般应用在石化领域， 计算换热器比较有优势。 热管换热器设计 一台锅炉排烟温度为160℃，要求设计一台热管换热器，用烟气余热加热进气以提高锅炉效率。已知参数：锅炉排烟量f V =189000m 3/h ，迎风面风速=f u 2.9m/s ，排烟温度=1f t 160℃，设定出口烟气温度=2f t 118℃。需要空气的流量V l =120000m 3/h ，进气温度℃251=l t ，空气风速为s m v f /9.2= 选取圆片翅片强化换热。翅片管材料选择碳钢（w C =1%）。热管参数：热管蒸发段长取l 0=3.16m ，管外径d 0=34mm ，管内径d i =29mm ，壁厚δ0=2.5mm ， 翅片高度H=12mm ，翅片厚度δ=2mm ，翅片间距mm s f 4.6=，那么翅片的节距 mm s s f f 4.8'=+=δ，每根管肋片数为n f =3160/8.4=376片。管排选用叉排布置， 迎面横向管子距离设定为m S T 115.0=，翅片管纵向距离m S S T L 115.0==。由于烟气和空气的物性很相近，取相同的蒸发器和冷凝器结构参数。 1. 总换热量计算 定性温度t fm=℃1392 118 1602 t 21 =+= +f f t 查物性得： ) /(10473.3/10931.25682.0Pr )/(0793.1/8712.02 2 6 3 K m W s m K kg kJ c m kg f f f p f ??=?==?==--λνρ，，，， 蒸汽伴热管道规范 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020 蒸汽伴热管道规范 范围 本规范涵盖了管道、仪表和相关设备的蒸汽伴热设计和安装的一般要求。 与本规范、图纸或其它用于此工作的规范有偏差时，应在工作前向授权技师提交书面申请以获得相关批准。 参考文献 在这方面相关的规范如下： （1）X-MAPJ-S500-0018,管道检查验收施工规范 （2）X-MAPJ-S500-0011，绝缘规范 （3）GB50234-97，施工规范及工业金属管道的验收 基本概要 所有要求伴热的管线或其相关的设备和仪器，应有适用的管道和仪表流程图以及管线列表。 本规范适用32℉以及更高时的“低环境设计温度”。 设计 蒸汽伴热管道设计时应布置有序，并考虑到热膨胀并且易于通向所有的法兰、阀门、U型弯管、滤水器和仪器。为对阀门、U型弯管或滤水进行测试或易于拆除，应提供阀门、法兰。 实际操作时，伴热应从管线的最高点开始终止于最低点。蒸汽供应连接应采取最近的车间蒸汽管集箱到管线的最高点，且需有隔离阀。 当要求两个或更多的蒸汽伴热供应点时，集合管通常用于伴热供应及冷凝水回水。 实际操作时，蒸汽伴热供应集合管应能自排水到主蒸汽管。然而在操作及停工期间，如果布局允许将冷凝物收集到主蒸汽管，应在集合管的最低点安装排水阀，此时应在集合管为伴热系统最低点的地方安装U型弯管，连续不断地排出冷凝物，从而形成集合管。 蒸汽供应连接以及集合管应位于允许短期运行的伴热管道。所有集合管的规格为附加伴热器的25%。 从经济角度来说，节约能源应收集蒸汽伴热的冷凝水，并排入同蒸汽伴热有相同压力水平的冷凝水总管。冷凝水管线及冷凝水收集总管应尺寸应合适，防止收集操作的两相流动产生过多的回压。 所有要求伴热的管线应提供独立的伴热器，或伴热器不得伸至不同体系或系统的其它管线。除了有调节阀或其它类似连接外，所有伴热器应单独密封。 所有的调节阀、管线阀门、配件、仪表和相关设备等，应同连接的管道一样有蒸汽伴热。 管线保护的绝缘厚度以及类型应遵循工程隔热规范。 如果可以自由排水，伴热系统的流动与伴热管线的流动应为逆流。 表1为蒸汽伴热最大允许长度，当伴热管线超过了这个限度，伴热器分段，每段有独立的供应线及U型弯管。 SH 3126-2001石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范 1总则 1.0.1本规范适用于石油化工企业自动控制工程仪表及管道的伴热和隔热设计。 1.0.2执行本规范时，尚应符合现行有关强制性标准规范的要求。 SH 3126-2001 2名词术语 2.0.1隔热(Thermal insulation insulation) 保温与保冷的统称。 2.0.2保温(Heat insulation) 为减少设备、管道及其附件向周围环境散热，在其外表面采取的包覆措施。 2.0.3保冷(Cold insulation) 为减少周围环境中的热量传入低温设备和管道内部，防止低温设备和管道外壁表面凝露，在其外表面采取的包覆措施. 2.0.4隔热层(Thermal insulation layer) 对维持介质温度稳定起主要作用的隔热材料及其制品. 2.0.5隔热结构(Thermal insulation construction) 由隔热层、防潮层、保护层等组成的结构综合体。 2.0.6电伴热(Electrical heat-tracing) 利用电伴热带或其他电加热设施来补充被伴热物体在使用过程中所散失的热量，以维持介质温度在某一范围内。 2.0.7维持温度(Maintain temperature) 设计伴热系统使被伴热物体在设计条件下保持一定温度。 2.0.8最大维持温度(Maximum maintain temperature) 电伴热系统能够连续保持被伴热物体的最大温度。 2.0.9终端连接(End termination connection) 相对于电源端的电伴热带的终端连接。 2.0.10温度控制器(Thermostat controller) 能检测和控制电伴热系统温度或电伴热系统所处的环境温度的一种现场仪表。它可在现场控制电伴热带的通电和断电，并可向外发出报带触点信号。 3仪表伴热、隔热方式 3.1蒸汽伴热 3.1.1凡符合下列条件之一者，采用蒸汽伴热: 1在环境温度下有冻结、冷凝、结晶、析出等现象产生的物料的测量管道、取样管道和检测仪表: 2不能满足最低环境温度要求的场合。 3.2热水伴热 3.2.1凡符合下列条件之一者，可采用热水伴热: 1不宜采用蒸汽伴热的场合; 2没有蒸汽源的场合。 3.3电伴热 3.3.1凡符合下列条件之一者，可采用电伴热: 1要求对伴热系统实现遥控和自动控制的场合: 2对环境的洁净程度要求较高的场合。 热管换热器设计计算 1 确定换热器工作参数 1.1 确定烟气进出口温度t 1，t 2，烟气流量V ，空气出口温度 ，饱和蒸汽压力 p c .对于热管式换热器，t 1范围一般在250C ~600C 之间，对于普通水-碳钢热管的工作温度应控制在300C 以下.t 2的选定要避免烟气结露形成 灰堵及低温腐蚀，一般不低于180C .空气入口温度 .所选取的各参数值 如下： 2 确定换热器结构参数 2.1 确定所选用的热管类型 烟气定性温度： = = 在工程上计算时，热管的工作温度一般由烟气温度与4倍冷却介质温度的和的平均值所得出： 烟气入口处： 烟气出口处： 选取钢-水重力热管，其工作介质为水，工作温度为30C ~250C ，满足要求，其相容壳体材料：铜、碳钢（内壁经化学处理）。 2.2 确定热管尺寸 对于管径的选择,由音速极限确定所需的管径 根据参考文献《热管技能技术》，音速限功率参考范围，取C Q 4kW =，在 启动时 因此 由携带极限确定所要求的管径 根据参考文献《热管技能技术》，携带限功率参考范围，取4Q ent =kw 管内工作温度 时 4431.010/N m δ-=? 因此 考虑到安全因素，最后选定热管的内径为 m m 22d i = 管壳厚度计算由式 ] [200d P S i V σ= 式中，V P 按水钢热管的许用压力228.5/kg mm 选取，由对应的许用230C 来选取管壳最大应力2MAX 14kg/mm σ=,而 2MAX 1 [] 3.5/4 kg mm σσ== 故 0.896mm 3.5 2000.022 28.5S =??= 考虑安全因素，取 1.5S mm =,管壳外径:m m 25.51222S 2d d i f =?+=+=. 通常热管外径为25~38mm 时，翅片高度选10~17mm （一般为热管外径的一半），厚度选在0.3~1.2mm 为宜，应保证翅片效率在0.8以上为好.翅片间距对干净气流取2.5~4mm ；积灰严重时取6~12mm ，并配装吹灰装置.综上所述，热管参数如下： 翅片节距：'415f f f S S mm δ=+=+= 每米热管长的翅片数：' 10001000 200/5 f f n m S === 肋化系数的计算： 每米长翅片热管翅片表面积 22 [2()]14 f f o f f f A d d d n π πδ=? ?-+???? 每米长翅片热管翅片之间光管面积 (1)r o f f A d n πδ=??-? 每米长翅片热管光管外表面积 o o A d π=? 肋化系数：22[2()]1(1) 4 f o f f f o f f f r o o d d d n d n A A A d π πδπδβπ??-+????+??-?+= = ? 22[0.5(0.050.025)0.050.001]2000.025(10.2) 8.70.025 ?-+??+?-= = 伴热管的发热量，根据计算，单根最大发热量为150W/m,并可根据输液管的 温度要求，设计伴热管的根数和运行电压，最多可以装有6根伴热管.伴热管道末端及中间有可靠接地...*输油管道设计 方案 根据管线伴热1、工艺参数： 介质维持温度55 C 环境最低温度-10 C 最高操作温度： a.连续操作温度60-70度 b.扫线操作温度：此工艺未定 管材：流体无缝钢管 管径：直 径325mm 管道长度2000m 管道集肤效应伴热技术装置， 基本上由变压器、加热电源、输液管、伴热管和伴热电缆、 保温层、 保护外壳等部分组成。加热电源分工频加热电源和变频加热电源两种；输液管和伴热管为普通钢管， 伴热管直径为15-40mm,间断的焊接在输液管上；伴热电缆穿在伴热管中，外面是保温层和保护外壳。 如图所示： 5.变圧器心加翹电涸7.保护夕浇 基本原理 当工频交变电流经电缆通过伴热管壁时，在集肤效应和邻近效应的作用下，电流不是均匀沿着管 壁走，而是集中在伴热管内表层通过，在管壁电阻的作用下，通过电流发热，经传导使输液管温度升 高，而伴热管外表面电压、电流为零，自身形成绝缘结构，使液体在管道内得到安全可靠地输送。 伴热管的发热量，根据计算，单根最大发热量为 i50W/m 并可根据输液管的温度要求，设计伴热管的 根数和运行电压，最多可以装有 6根伴热管。伴热管道末端及中间有可靠接地，以防止产生静电或感 应电，以确保管内液体的安全输送，集肤效应伴热与管道阴极保护可同时进行 1、适应性强、应用范围广 适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热，适用于管道的不同敷设方式和任何场所， 如：地下直埋、團1 1.输液管2.保蛊层 3.悴热电缆 4.伴热管蒸汽伴热管规定
工艺管线蒸汽伴热设计
(整理)蒸汽伴管伴热保温
192空调用热管换热器的设计计算全文
工艺管道伴热管施工技术方案
计算热管换热器
蒸汽伴热管道规范
SH3126-2001_石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范要点
热管换热器计算书
输油管道设计方案
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