海洋工程中电伴热的选型及应用

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1、海洋工程中电伴热的选型及应用 郭宏李艳(海洋石油工程股份有限公司机电部) 提要：由于海上环境温度变化较大，尤其在冬季，温度较低，管线中的介质极易在低温下冻凝，甚至出现管线断裂等现象，因此海上石油平台管线保温是一项极为重要的工作。本文对电伴热、热水伴热以及蒸汽伴热三种伴热形式从电能消耗、热效率、设计费用、设备器材费、施工安装费以及运行维护费等几个方面进行了较详细的比较，对海上石油平台管线采用电伴热保温给予了肯定，并对电伴热系统原理、用途、设计等进行了较详细的说明。结合电伴热系统在工程项目中的实际应用以QK18-1项目电伴热系统为实例进行优化设计，并且对电伴热系统在施工过程中出现的

2、问题提出了建议性解决方案，对今后海上石油平台的电伴热系统设计工作具有一定的指导作用。关键词：电伴热原理比较选型应用 1前言海上平台输油管线及储油罐体容器的温度是海上施工过程中比较重要的问题，因为海上的工作环境温度变化比较大，尤其是低温，就渤海地区来说可达-20℃。当温度下降到极低情况下，输油管线中的石油就很难保证其品质的可靠性，还有可能发生石油冻凝，管线断裂等现象。因此，对管线中石油的保温是极其重要的一项工作。当前海上平台对各种管线的保温基本上是采用电能来维持其内部介质的温度，故称其为电伴热。电伴热是用电热来补充被伴热物体在工艺过程中所散失的热量,以维持流动介质温度最合理的工艺

3、温度范围。电伴热的应用范围非常广泛，可用于石油、化工、电力、冶金以及其它部门的管道、阀门、储罐、反应塔等工业装置。2电伴热的种类及特点比较在以往的工程中我们曾使用过其它的保温手段来防止石油管线因温度过低而造成的影响，诸如电加热器、蒸气热水伴热等，但各方面效果均不如电伴热优越，就电伴热与传统蒸气热水伴热相比较，有如下优点：1．电伴热装置简单，发热均匀，温度准确，可远程控制，实现自动化管理。2．可靠性高，具有防爆及全天候工作性能，使用寿命长，传输无泄漏，有利于环保，不像蒸汽热水伴热会产生“跑、冒、滴、漏”，污染环境的现象。3．电伴热节省钢材，因为蒸汽热水伴热通常采用一来一去二趟伴热

4、管路，而电伴热不需要，电伴热节省保温材料。4．电伴热伴热效率高，能大大节约能源，主要体现在下列几个方面：＜1＞伴热管线的散热量与散热面积有关。电伴热产品的外形尺寸较小，敷设时不会改变管线保温层形状；而蒸汽热水伴热管线管径较大，这样扩大了保温层的散热面积，增加了热量散失。＜2＞蒸汽热水伴热管线与工艺管线之间只有线接触，换热效率一般为40%~~60%；而电伴热产品呈扁平状，借助铝胶带可形成较宽的换热面，其热效率高达90%~~96%。＜3＞采用蒸汽热水伴热时，考虑沿途传输热损失及泄漏，必须在近点过热补偿；而电伴热则无须过热补偿，因为它在整个线方向上的放热是均匀的。＜4＞蒸汽热水热能传

5、输的损失比电能传输损失要大的多。当被加热管线离热源较远，则沿线损失较多，而电能传递损耗就较少。5．降低设计、施工和维修费用。电伴热设计工作量小，施工简单、周期短、维护方便、日常维护保养工作量小。我们曾经做过这样一个比较（见表1—1），电伴热与蒸汽热水伴热周期费用比较如下：表1--1伴热方式对比项目电伴热热水伴热 蒸汽伴热能耗123综合热效率比较10.30.3设计费用12.53设备器材费10.60.6施工安装费12.53运行维护费11012从上表可以看出，一个设计合理的电伴热工程的器材费会略高于热水、蒸汽伴热工程的器材费，但从年周期运行情况来看，一般电伴热一年到一年半所节省的费用

6、就能收回基建投资费用。综上所述，从各方面来比较，海上平台使用电伴热手段来达到保温的效果是非常理想的。3电伴热的结构特点及基本工作原理电伴热产品就伴热类型可分为两类：恒功率式和自限式。首先介绍一下单相恒功率电伴热带（如图2—1）。图2-1 该类型伴热带采用合金加热丝，输出功率恒定，电源母线为两根平行绝缘铜线，在绝缘层上缠绕电热丝，并将电热丝每隔一定距离（即发热节长）与母线连接，形成连续并联电阻，母线通电后，各并联电阻发热，因而形成一条连续的加热带。恒功率型伴热带单位长度发热量恒定，它适用于温度要求非常严格的场所，因此，恒功率型伴热带回路应配有温控器来监控其温度，当温度过高时切断电

7、路。伴热带外层的编织层不仅起着传热和散热的作用，提高电伴热带的整体强度，同时还能做为安全的接地线。恒功率伴热带最大的特点是它的起动电流比较小，在运行过程中基本上无功率衰减。接下来介绍一下自限式电伴热带。单相自限式电伴热带是由导电塑料和两根平行母线外加绝缘层构成（如图2—2）。图2-2 图2--3为导电塑料的自控原理，通过该图可以分析出其伴热原理：冷管：受冷时，导电塑暖管：变热时，导电塑料微热管：导电塑料微分子充分膨胀料微分子收缩，接通电分子膨胀，渐渐切断电路几乎切断所有电路路图2-3 在每根