电伴热带在工业管道装置中的应用
随着科学技术的进步,加热类产品日趋向高效、节能、环保方向发展,电伴热带是取代传统蒸汽技术发展的方向,它的方便实用正逐步为广大用户所认可和欢迎。十余年来,电伴热在我国石油生产和加工工业中的应用越来越广泛,国内外产品竞相在市场上出现,电伴热在管道防冻伴热、复杂管道工艺伴热、长距离管道伴热、罐体和容器伴热等方面的优势逐渐显示出来,电伴热与蒸汽伴热相比,有以下优点:
(1)能量可以有效、合理地利用。电伴热可以只在需要时供热;可以根据设备、管道的散热损失来选用相应的产品,与传统蒸汽伴热相比节能效果显著。
(2)电伴热产品都经过权威机构认证,除一般环境外,还可以用于腐蚀性环境和爆炸危险环境,具有防爆、防火及全天候工作性能,安全可靠。
(3)使用寿命长、传输寿命长、传输无泄露、不污染环境。电伴热带在工业管道装置中的应用
(4)维持温度可以有效控制,不至过热,对热敏性介质,尤其显示其优越性。
(5)维持温度范围大,最高可达450℃或更高。
(6)电伴热产品体积小,柔性好,施工方便,不会增加设备或管道的隔热工程量,日常维护工作量很少。
(7)对远离或没有蒸汽供应的设施,要解决上述问题,电伴热是唯一的选择。
(8)电伴热装置简单、发热均匀、温度准确、反应快捷、可选控及遥控,实现自动化管理。
2、电伴热产品主要类型及应用范围
电伴热带主要可分为恒功率电伴热带、自限温电伴热带、限功率电伴热带等,目前较常用的是恒功率电伴热带及自限温电伴热带。
2.1.1恒功率电伴热带
目前,市场上采用的基本是利用电阻体在电路上发热的原理,或高压交流集肤效应产生热量的产品。恒功率指电伴热带的电阻值不随温度的变化而变化,电阻值恒定意味着其发热功率恒定,故称恒功率。需要注意的是,实际上由于材料在温度变化时电阻值仍会有一定的变化,但相对于正温度系数特点的伴热材料,其阻值的变化仍很小。由于聚合物耐热性能的限制,当要维持的温度超过150℃时的高温情况就不能应用。为填补这一空白,人们在串联恒功率电伴热带基础上,发展了矿物绝(MineralInsulated,简称MI)电热电缆,它是以因氏合金(Inconel825,镍铬合金的一种)为外套,以氧化镁作绝缘,最高维持温度可达500℃,把电伴热的应用范围拓宽了一大步。恒功率式电伴热带从其结构上划分,可分为并联和串联两种类型。
并联恒功率式电伴热带由镍铬合金丝作为加热体,与两根导电芯每隔一定距离(如1m)有一个接点,电阻性加热丝在导电芯之间形成并联的加热电阻,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,它可以任意剪切工作长度加热不同长度的管道。
串联阻抗式电伴热带由单根或多根连接电源的导电芯构成。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。
矿物绝缘材料伴热带(串联恒功率)的主要优点是可承受非常高的暴露温度及维持温度(可达500℃),功率密度高(最高262w/m,功率密度与维持温度和回路长度有关),很长的回路长度(最长1200m),在整个回路上保持统一的功率输出,易于监控。缺点是需要现场精确测量并在工厂预制,无法现场制造,难以维护,氧化镁绝缘介质易于受潮,挠性较差,安装较难。
2.1.2自调控电伴热带
随着材料科学的发展,人们用经过射线处理具有分子记忆功能、可随环境温度变化自行调节电阻的半导体塑料,作为两平行母线间的电阻体。这类电热产品,随环境温度的升高,通过电阻体的电流减少,输出功率变小;当环境温度降低时,通过电阻的电流增加,输出功率增大(PTC特性),这一自控温特性,正符合设备、管道对伴热的要求,既节能又满足补偿热量的要求,所以得到广泛应用。
自调控电伴热带由两条并联镀镍的铜母线组成,具有半导体PTC特性的聚合物挤压在并联的导体中间和外边。加热元素外面是聚烯烃绝缘外套。,再外面覆盖的是镀锡的金属编织外套。
自调控电伴热带可裁切成任何长度(在制造商公布的长度限度内),并可根据管壁温度自行调节功率输出。所有的电伴热带外护套上都做有标记,用于确定安装长度。适用于防冻保护和温度维持的应用场合。
自调控电伴热带的优点是可现场安装(剪切至任意长度),柔韧性强,很容易安装,随环境温度变化自动调节功率输出,在较高的维持温度时工作电流较低,缺点是线路不能很长(小于200m),启动电流较高,加热元件受暴露温度的限制。
3、需要注意的问题
电伴热带在设计、选型及应用中,应注意以下问题:
(1)由于各厂家电伴热带型号、规格及功率等各不相同,在工艺设计要求相同的情况下,各厂家选择的伴热方案、材料规格会有很大区别,因此,在技术协议中必须注明工艺条件及参数、控制要求等,技术协议谈判时应尽量要求控制方案大体一致,以便于综合比较。为了维修方便,在选择电伴热产品时,应尽量选择同种规格和型号,以利于备件存储。
(2)为避免重复工作,一般应由设计院先提出工艺参数要求,由电伴热带厂家进行伴热方案及材料设计,待招标确定厂家后,再由设计院进行电气部分设计,也可由生产厂家负责全部电气及电伴热带设计,但是为了保证安全可靠性,电控柜及电缆不宜由电伴热带厂家提供,甲方采购较为合适。
(3)在复杂工艺管道电伴热方案设计中,必须充分了解工艺操作过程及设备规格,优化控制方案,特别是注意选择控制回路及测温点位置,保证在各种条件下,电伴热都能有效控制,同时能耗较低。
(4)在爆炸危险区域,选择电伴热带时,一定要求厂家提供的电伴热带产品具有相应防爆资质证明。不只是电伴热带本身,其他辅件如电源接线盒、接线盒、尾端密封、温控器等都要满足该危险区的防爆要求。
(5)电伴热带敷设前、敷设后及保温安装后,必须对电伴热进行回路阻值及绝缘测试,检查是否有损坏,避免重复工作,安装保温时要格外注意,避免损伤电伴热绝缘。
(6)电伴热带启动时的电流比运行电流大,在设计控制开关及接触器时必须按照启动电流来考虑,否则运行中会出现跳闸现象。
(7)应正确连接接地,控制柜内应选择漏电开关,若现场发生任何意外的漏电或断路,漏电装置将及时相应切断电伴热线路供电,从而保证人员和设备安全。
(8)冬季温度较低,控制柜大部分设在室外,部分温控仪受温度影响,显示不正常,因此,必须考虑温控仪的适用环境温度。
(9)最高暴露温度通常是指电伴热带能承受的最苛刻温度。也可理解为停工清扫时,电伴热能承受吹扫介质(如蒸汽)的温度。当操作温度接近或等于产品最高暴露温度时,必须设温控开关,保证只在所需维持温度范围时电路有电。
(10)电伴热带的计算长度。应包括管子的长度,以及阀门、法兰、支吊架、过滤器等散热量相当每米管子散热量的倍数之和。选用串联恒功率伴热带时这一点尤其要准确。
(11)并联电路的电热产品,可按需要切割。串联电路的电伴热带不允许如此。自控温电伴热带允许交叉、重叠;恒功率电伴热带不允许交叉、重叠;否则将造成电伴热带的损坏,甚至更严重的后果,这是产品特性决定的。
(12)无论是国产还是进口电伴热带,运行过程中发生故障是不可避免的,因此,必须加强电伴热系统(包含电伴热、附件及电控装置)的维护及检查,电伴热带内部出现故障时,目前还很难精确测定电伴热带故障点。