电伴热在天然气站场的有效利用及节能分析

电伴热作为一种有效的管道保温及防冻方案, 一直被广泛应用, 尤其是天然气管道行业, 在输气站场对容易发生冰堵的管线或者设备加装电伴热是最常见的防止管线冰堵的方式。

1 电伴热的分类

电伴热工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量, 通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失, 以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。

电热带就伴热类型可分为两类:恒功率电热带与自限温电热带。

1.1 恒功率式电伴热带通电后以恒定的功率发热, 并不随环境温度的改变而变化, 适用于温度要求极高的场所。恒功率电伴热带不宜交叉, 以防止局部产生高温, 对复杂管道的适应性较低。

1.2 自限温电热带的发热材料是导电塑料, 通过在不同温度下导电塑料的电阻值的变化, 使其发热功率相应变化。其输出功率随着被伴热介质温度升高而减小, 自限温电伴热带可以交叉敷设。

西二线西段站场更加看好自限温型伴热, 温度高的地段不加热, 温度低的地段要多加热。这就要求各个区段的伴热带都能即时调整功率, 按需供热, 而不是功率始终不变的恒功率伴热。

2 电伴热的选型

在输气管道中采用电伴热的目的主要是为补偿管道的或相关设备通过保温层散失的热量。正确计算出管道的散热量以及按要求进行保温缠绕电伴热, 对准确维持介质温度是至关重要的。下面将简要介绍未经调压的管道伴热计算:

2.1工艺参数的确定

为确保计算的正确性, 在计算前应正确确定各项参数:它们是管道介质要求维持的温度T、管道的直径d、保温材料的材质及厚度d、环境温度 (最低平均温度) TH、敷设环境 (室内或室外、地面或埋地) 。并计算维持温度TW与环境温度TH之差△T, △T=TW-TH。

2.2 管道散热量计算

Q=f×e×h×q[1]

Q-实际需要的伴热发热量

q-基准情况下单位长度管道的散热量 (根据工艺参数查表1得到)

f- 保温材料系数 (查相关数据表格)

e- 管材系数 (金属为1, 非金属为0.6-0.9)

h- 环境系数 (室外为1, 室内为0.9)

以西二线霍尔果斯压气首站工艺区排污管线为例, 管线材质为碳钢, 管径为2’’, 保温材料是硅酸钙, 厚度40mm, 根据设计要求管道中介质的维持温度为1℃ (TW) , 该站冬季最低气温是-42.6℃ (TH) 。

因工艺参数查表1中无△T=43.6℃需采用两次插入法计算出△ T=43.6℃时所对应管道的散热量:

保温层采用硅酸钙, 查得f=1.5 e=1 h=1

所需伴热量:根据公式Q=f×e×h×q=19.5w/m;

自限温电热带应选用维持温度下的功率大于等于所需伴热量的型号, 故应该选用20 w/m的电伴热。

3 电伴热的合理利用与节能分析

为保证电伴热系统正常工作, 半年进行一次检查即在冬季电伴热投用前和春季停止电伴热后各进行检查。发现任何伴热线、配件、保温层或防水罩有损坏者应立即维修更换, 并将所有维修细节记录于维修记录单上。要做好电伴热的检查工作, 必须及时检查电气回路是否正常, 用摇表摇测电热带的绝缘电阻值、电源电压, 钳形电流表测量启动电流和运行电流, 与设计值进行比对, 看电伴热是否正常。不正常的电伴热及时切除和更换, 且在运行期间检查时, 不能只观察电源指示灯, 要定期对电伴热用钳形电流表测量运行电流, 并做好记录来更准确的了解电伴热的运行情况。

同时自控温电热带可以不需要温度控制器, 但经过实际运行分析, 温控器可提高能效, 在温暖的季节可以节省不必要的能耗。

4结语

综上所述, 作为一种预防管线冰堵和保温的有效措施, 电伴热系统在天然气站场得到广泛利用, 其施工方便、热效率高、节约能源。电伴热系统在西气东输管道各站场的可靠应用、安全运行, 保证了来自中亚的天然气源源不断的输送至沿途14个省区, 造福近4亿民众。

摘要：本文简要介绍了两种伴热方式的电伴热带, 进行了两者的比较, 并就电伴热的选型进行简要分析和计算。根据西二线西段天然气管道和站场的实际运行经验, 给出电伴热运行的合理建议, 对电伴热优化利用和节能增效的效果具有一定的参考意义。

关键词：电伴热带,选型,天然气管道,节能增效