石油化工企業(yè)中的管道，常用伴熱的方法以維持生產(chǎn)操作及停輸期間管內(nèi)介質(zhì)的溫度。它的特點(diǎn)是伴熱介質(zhì)取用方便，除某些特殊的熱載體外，都是由企業(yè)的公用工程系統(tǒng)供給。

伴熱方式多種多樣，適用于輸送各種介質(zhì)及操作條件下的工藝管道。通過(guò)幾十年的實(shí)際運(yùn)行，證實(shí)安全可靠。由于工藝管道內(nèi)介質(zhì)的生產(chǎn)條件復(fù)雜，因此選用伴熱介質(zhì)，確定伴熱方式都應(yīng)取決于工藝條件，現(xiàn)分述如下。

(1)熱水

熱水是一種件熱介質(zhì)，適用于在操作溫度不高或不能采用高溫伴熱的介質(zhì)的條件下，作為伴熱的熱源。當(dāng)企業(yè)有這一部分余熱可以利用，而伴熱點(diǎn)布置比較集中時(shí)，可優(yōu)先使用。有些廠用于原油或添加劑罐的加熱，前者是為了節(jié)省蒸汽利用余熱，后者是控制熱源介質(zhì)的溫度，防止添加劑分解變質(zhì)。

(2)蒸汽

蒸汽是國(guó)內(nèi)外石油化工企業(yè)中廣泛采用的一種伴熱介質(zhì)，取用方便，冷凝潛熱大，溫度易于調(diào)節(jié)，適用范圍廣。石油化工企業(yè)中蒸汽可分高壓、中壓及低壓三個(gè)系統(tǒng)，而用于伴熱的是中、低壓兩個(gè)系統(tǒng)，基本上能滿足石化企業(yè)中工藝管道的使用要求。

(3)熱載體

當(dāng)蒸汽(指中、低壓蒸汽)溫度本能滿足工藝要求時(shí)，才采用熱載體作為熱源。這些體在煉油廠中常用的有重柴油或餾程大于300℃餾分油；石油化工企業(yè)中有聯(lián)苯—聯(lián)苯醚或加氫聯(lián)三苯等。

(4)電熱

電熱是一種利用電能為熱源的伴熱技術(shù)。電伴熱安全可靠．施工簡(jiǎn)便，能有效地進(jìn)行溫度控制，防止管道介質(zhì)溫度過(guò)熱。

伴熱方式一般有內(nèi)伴熱管、外伴熱管、夾套伴熱和電伴熱四種方式。

1）內(nèi)伴熱管伴熱

伴熱管安裝在工藝管道（以下亦稱主管）內(nèi)部，伴熱介質(zhì)釋放出來(lái)的熱量，全部用于補(bǔ)充主管內(nèi)介質(zhì)的熱損失。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：

a）熱效率高，用蒸汽作為熱源時(shí)，與外伴熱管比較，可以節(jié)省15%~25%的蒸汽耗量；

b）內(nèi)伴熱管的外側(cè)膜傳熱系數(shù)與主管內(nèi)介質(zhì)的流速、粘度有關(guān)；

c）由于它安裝在主管內(nèi)部，所以伴熱管的壁厚應(yīng)加厚。無(wú)縫鋼管的自然長(zhǎng)度一般為8~13米，伴熱管的焊縫又不允許留在工藝管道內(nèi)部，因此彎管的數(shù)量大大增大施工量隨之增加；

d）伴熱管的熱變形容易引起伴熱管脹裂事故，應(yīng)引起注意；

e）這種結(jié)構(gòu)模型不能用于輸送有腐蝕性及熱敏性介質(zhì)的管道。一般很少用于石化企業(yè)工藝管道。

2）外伴熱管伴熱

外伴熱管是目前國(guó)內(nèi)外石化企業(yè)普遍采用的一種伴熱方式。起伴熱介質(zhì)有蒸汽和熱水兩種。伴熱管放出的熱量，一部分補(bǔ)充主管（或稱被伴熱管）內(nèi)介質(zhì)的熱損失，另一部分通過(guò)保溫層散失到四周大氣中。在硬質(zhì)圓形保溫預(yù)制管殼中，主管與伴熱管之間有一最大的保溫空間，也就是伴熱管放出的熱量，幾乎全部代替主管的損失，因而這種形式的伴熱保溫結(jié)構(gòu)，熱源的耗量是最小的。

當(dāng)伴熱所需的傳熱量較大(主管輸送溫度大于150℃)或主管要求有—定的溫升時(shí)，常規(guī)伴熱設(shè)計(jì)將難以滿足工藝要求，需要多管(伴熱管根數(shù)超過(guò)3根)伴熱。在這種情況下，應(yīng)采用傳熱系數(shù)大的伴熱膠泥，填充在常規(guī)的外伴熱管與主管之間，使它們形成一個(gè)連續(xù)式的熱結(jié)合體，這樣的直接傳熱優(yōu)于一般靠對(duì)流與輻射的傳熱。因此，一根帶傳熱膠泥的外伴熱管相當(dāng)于用3根同直徑的常規(guī)伴熱管的作用。

實(shí)踐證明帶傳熱膠泥的外伴熱管伴熱可以代替投資昂貴的夾套管及多根伴熱管。它能提供與夾套管一樣的傳熱效果。

綜上所述，外伴熱管在石化企業(yè)中能得到廠泛的應(yīng)用，其主要原因有以下幾點(diǎn)：

(1)適應(yīng)范圍廣，一般操作溫度在170℃以下的工藝管道都可以采用。輸送有腐蝕性或熱敏性介質(zhì)的管道，不能用內(nèi)伴熱及夾套伴熱，但對(duì)于常規(guī)的外伴熱管，只要在主管與伴熱管之間用石棉板隔熱后，仍可采用。

(2)施工、生產(chǎn)管理及檢修都比較方便。伴熱管損壞后，可以及時(shí)修理、既不影響生產(chǎn)，又不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量事故。

(3)帶傳熱膠泥的外伴熱管，它的熱傳導(dǎo)率非常接近于夾套管。同時(shí)傳熱膠泥能對(duì)任何部分維持均勻的溫度。

(4)傳熱膠泥使用壽命長(zhǎng)，具有優(yōu)良的抗震能力。在加熱與冷卻交替循環(huán)的操作條件下，不會(huì)發(fā)生破裂、剝落及損壞現(xiàn)象。傳熱膠泥也可用于電伴熱系統(tǒng)。

3）夾套伴熱

夾套伴熱管即在工藝管道的外面安裝一套管，類似套管式換熱器進(jìn)行伴熱。在理論上只要伴熱介質(zhì)溫度與內(nèi)管介質(zhì)的溫度相同，或略高一些，就能維持內(nèi)管介質(zhì)的溫度，這時(shí)蒸汽耗量只需滿足本身的熱損失，因而伴熱效率是比較高的。

常用的夾套管基本上分為兩種類型：

(1)管帽式夾套管

管帽式夾套管要求內(nèi)管焊縫全部在夾套外側(cè)。這種結(jié)構(gòu)又稱內(nèi)管焊縫外露型。

(2)法蘭式夾套管

法蘭式夾套管的內(nèi)管焊縫全部在夾套內(nèi)部、法蘭及閥門處都能通過(guò)伴熱介質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生局部(指閥門及法蘭處)熱損失，達(dá)到全線在夾套下伴熱的目的。這種類型又稱內(nèi)管焊縫隱蔽型。

夾套管伴熱耗鋼量大，施工工程量亦大。但它能應(yīng)用于外伴熱管不能滿足工藝要求的介質(zhì)管道。如石化企此中輸送高凝固點(diǎn)、高熔點(diǎn)介質(zhì)的管道，需采用這種伴熱方式。

4）電伴熱

以往管道伴熱多用蒸汽作外供熱源，通過(guò)伴熱管補(bǔ)償其散熱損失。這種傳統(tǒng)的伴熱方式，伴熱所需維持的溫度無(wú)法控制；耗熱量大，安裝和維修的工作量大，生產(chǎn)管理不方便。采用電伴熱可以有效利用能量，有效控制溫度。電伴熱方式有感應(yīng)加熱法、直接通電法、電阻加熱法等。

電伴熱的主要優(yōu)點(diǎn)是：安全可靠、施工簡(jiǎn)便、日常的維護(hù)工作量少；能量的有效利用率高，操作費(fèi)用低；所需維持的溫度可以有效地進(jìn)行控制，這對(duì)某些熱敏感介質(zhì)管道伴熱有它獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。

(1)電伴熱的方法

a）感應(yīng)加熱法

感應(yīng)加熱法是在管道上纏繞電線或電纜，以補(bǔ)償管道的散熱損失。1964年，撫順石油二廠前旬中轉(zhuǎn)站向廠區(qū)輸送原油的管道，在穿越渾河段的管道伴熱就是采用這種方式。電感應(yīng)加熱雖有熱能密度高的優(yōu)點(diǎn)，但費(fèi)用人高，限制了它的發(fā)展。

b）直接通電法

直接通電這是在管道上通以低壓交流電，利用交流電的表皮效應(yīng)產(chǎn)生的熱量，維持管道溫度，使之不出現(xiàn)溫降。直接通電法的優(yōu)點(diǎn)是：投資省，加熱均幻。但在有支管、環(huán)管（成閉路的管道）、變徑和閥件的管道上，很難應(yīng)用。只適于長(zhǎng)輸管道上應(yīng)用。

c）電阻加熱法

這種電伴熱方式，是利用電路上電阻體發(fā)熱的原理開發(fā)的，最易于為人們所了解。目前，國(guó)內(nèi)外廣為應(yīng)用的也是這類電伴熱產(chǎn)品。

利用電阻體發(fā)熱的電伴熱帶又分兩種基本類型：一種是電阻體串聯(lián)在電路上。另一種是在并聯(lián)電阻兩平行電路上跨接電阻。

這種電纜發(fā)熱元件是金屬電阻絲，其材料為銅-鎳合金或鎳-鉻合金，材料選擇主要取決于所需維持管道溫度的高低。高溫礦物材料絕緣電熱電纜（MI型），維持溫度達(dá)427℃，表面可經(jīng)受593℃高溫，所用電阻體材料就得采用高溫穩(wěn)定的鎳-鉻耐熱合金（NICHROME）

(2)電伴熱的應(yīng)用

電伴熱具有的優(yōu)點(diǎn)，以及電伴熱產(chǎn)品質(zhì)量的不斷改進(jìn)，品種的不斷增加，以及防爆防腐蝕和抗機(jī)械破損措施的不斷完善，使得電伴熱產(chǎn)品使用更加安全可靠，應(yīng)用范圍越來(lái)越發(fā)寬廣。它不但適用于蒸汽伴熱的各種情況，而且能解決蒸汽件熱難以解決的很多問(wèn)題。如：a.對(duì)于熱敏介質(zhì)管道，電伴熱能有效的進(jìn)行溫度控制，可以防止管道溫度過(guò)熱；b.需要維持較高溫度的管道伴熱，一般超過(guò)150℃，蒸汽伴熱就難以實(shí)現(xiàn)，電伴熱則有充分的條件；c.非金屬管道(如塑料管)的伴熱，一般無(wú)法采用蒸汽伴熱；d.無(wú)規(guī)則外型的設(shè)備(如泵)，電伴熱產(chǎn)品柔軟、體積小，可以有效地進(jìn)行伴熱；e.較邊遠(yuǎn)地區(qū)，如油田井場(chǎng)，井口裝置的管道和設(shè)備的伴熱；f.長(zhǎng)輸管道的伴熱；g.較窄小空間內(nèi)管道的件熱等等。

電伴熱產(chǎn)品的應(yīng)用，巳不再局限于管道伴熱的范圍。電伴熱已廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、化工、塑料、食品、醫(yī)藥、電力、礦山、機(jī)械甚至建筑，農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)部門。

錦州石化公司煉油廠潤(rùn)滑油添加劑工程是石化系統(tǒng)最早大量使用電伴熱的。它主要用于熱敏性介質(zhì)工藝管道和貯罐的溫度維持，固體物料的熔化和輸送系統(tǒng)以及部分儀表管道的防凍。90年代蘭州石化公司煉油廠丁烷脫瀝青裝置采用瑞侃(Raychem)公司生產(chǎn)的自限性電熱帶伴熱。

(3)電熱帶加熱

在集輸系統(tǒng)中，通常采用電熱帶作為地面管線和設(shè)備的電伴熱產(chǎn)品。電伴熱系列產(chǎn)品除電熱帶外，還包括電熱板及其常用配件，如溫度控制器、接線盒和管卡等。

1）電熱帶的優(yōu)缺點(diǎn)

電熱帶的優(yōu)點(diǎn)主要是:熱效率高，可達(dá)80 % -90 %;發(fā)熱均勻、溫度控制準(zhǔn)確、反應(yīng)快、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控及遙控，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理;管理費(fèi)用低;投資少。

主要缺點(diǎn)在于電熱絲壽命短，易于出現(xiàn)斷路的情況，且斷路的機(jī)會(huì)隨電熱帶的長(zhǎng)度增加而增加;而電熱帶更換時(shí)還需更換保溫層。從目前氣田集輸工程中電熱帶的應(yīng)用情況來(lái)看，也存在電熱絲易于斷路的問(wèn)題。但從總的來(lái)說(shuō)，電熱帶在現(xiàn)場(chǎng)上已逐步在推廣使用。

2）電熱帶的結(jié)構(gòu)原理

電熱帶主要有單相恒功率電熱帶、三相恒功率電熱帶、高溫電熱帶以及自限式電熱帶等幾種形式，現(xiàn)以單相恒功率電熱帶為例介紹其基本構(gòu)造。

電熱帶主要由兩根平行的電源母線和電熱絲，以及必要的絕緣材料組成，電熱絲每隔一定距離與母線連接，形成連續(xù)的并聯(lián)電阻，所謂“發(fā)熱節(jié)長(zhǎng)”即每根電熱絲與母線連接的距離。母線通電后，將各電阻絲同時(shí)加熱，形成一條連續(xù)的電加熱帶。對(duì)電加熱帶的溫度控制主要利用溫度控制器。溫度控制器由感溫包、毛細(xì)管和溫控電觸器等組成。它可以實(shí)現(xiàn)電熱帶溫度的就地控制。溫度精度在士4℃左右。

5）伴熱設(shè)計(jì)的原則

(1)管道伴熱設(shè)計(jì)，一般情況下僅考慮補(bǔ)充管介質(zhì)在輸送過(guò)程或停輸期間的熱損失以維持所需的操作溫度，不考慮管內(nèi)介質(zhì)的升溫。

(2)對(duì)于工藝有特殊要求，介質(zhì)需要升溫的管道，可以選用特殊的伴熱方式進(jìn)行升溫輸送。

(3)下列管道應(yīng)采用伴管或夾套管伴熱：

a．需從外部補(bǔ)償管內(nèi)介質(zhì)熱損失，以維持被輸送介質(zhì)溫度的管道；

b．在輸送過(guò)程中，由于熱損失而產(chǎn)生凝液，并可能導(dǎo)致腐蝕或影響正常操作的氣體管道；

c．在操作過(guò)程中，由于介質(zhì)壓力突然下降而自冷，可能凍結(jié)導(dǎo)致堵塞的管道；

d．在切換操作或停輸期間，管內(nèi)介質(zhì)由于熱損失造成溫度下降，介質(zhì)不能放凈吹掃所可能凝固的管道；

e．在輸送過(guò)程中、由于熱損失可能析出結(jié)晶的管道；

f．輸送介質(zhì)由于熱損失枯度增高，系統(tǒng)阻力增加，輸送量下降，達(dá)不到工藝最小允許量的管道；

g．輸送介質(zhì)的凝固點(diǎn)等于或高于環(huán)境溫度的管道。

6）伴熱方式的選用原則

(1)輸送介質(zhì)的終端溫度或環(huán)境溫度接近或低于其凝固點(diǎn)的管道：

a．介質(zhì)凝固點(diǎn)低丁50℃時(shí)，宜選用伴管伴熱；

b．介質(zhì)凝固點(diǎn)為如50℃至100℃時(shí)，宜選用夾套管伴熱；

c．介質(zhì)凝固點(diǎn)高于100℃時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套鈴伴熱。管道上的閥門、法蘭、過(guò)濾器等應(yīng)為夾套型。

(2)輸送氣體介質(zhì)的露點(diǎn)高于環(huán)境溫度需伴熱的管道，宜選用伴管伴熱；

(3)介質(zhì)溫度要求較低的工藝管道、輸送介質(zhì)溫度或環(huán)境溫度接近或低于其凝固點(diǎn)的管道，宜采用熱水伴熱；

(4)液體介質(zhì)凝固點(diǎn)低于40℃的管道、氣體介質(zhì)露點(diǎn)高于環(huán)境溫度且低于40℃的管道及熱敏性介質(zhì)管道，宜采用熱水伴管伴熱；

(5)輸送有毒介質(zhì)且需夾套管伴熱的管道，應(yīng)選用內(nèi)管焊縫外露型夾套管伴熱；

(6)經(jīng)常處于重力自流或停滯狀態(tài)的易凝介質(zhì)管道，宜選用夾套管伴熱或帶導(dǎo)熱膠泥的蒸汽伴管伴熱。

7）伴熱介質(zhì)的溫度確定

(1)伴管的介質(zhì)溫度宜高于被伴介質(zhì)溫度30℃以上，當(dāng)采用膠泥時(shí)，宜高于被伴介質(zhì)溫度10℃以上；

(2)伴熱熱水溫度災(zāi)低于100℃，當(dāng)被伴介質(zhì)溫度較高時(shí)，熱水溫度可高于100℃，但不得高于130℃。伴熱熱水回水溫度不宜低于70℃；

(3)套管的介質(zhì)溫度可等于或高于被伴介質(zhì)溫度，但溫差人宜超過(guò)50℃；

(4)對(duì)于控制溫降或最終溫度的夾套管伴熱的管道，伴熱介質(zhì)的溫度應(yīng)根據(jù)被伴介質(zhì)的凝固點(diǎn)或最終溫度要求確定。

8）熱水伴熱系統(tǒng)壓力確定

熱水伴熱系統(tǒng)應(yīng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，熱水的供水壓力宜為0.35~1.MPa，回水總管余壓應(yīng)控制在0.2-0.3MPa。