电伴热在渣油装置的应用与经济效益分析.docx

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电伴热在渣油装置的应用与经济效益分析

电伴热在渣油装置的应用与经济效益分析

电伴热在渣油装置的应用与经济效益分析

摘要：

本论文结合我厂的实际情况对电伴热的工作原理以及电伴热的优缺点和电伴热产品的应用范围、与维护进行了描述，通过和蒸汽伴热的对比得出电伴热的经济效益不容忽视，在最后对电伴热在石油行业的应用进行了一些展望。

关键词：

电伴热蒸汽伴热经济效益

１概述

随着工业化的进展，工厂管道的伴热与保温也随着技术的进步一直在变迁，但是这个过程比较缓慢，直到20世纪七八十年代才迎来了大发展。

在这之前几乎是清一色的蒸汽伴热或者热油伴热，但是电伴热的比重一直在缓步增长，现在北美地区电伴热的比重已逾三分之一。

我国的电伴热技术起步更晚，在工业领域占整个伴热市场的比重约为整个伴热市场比重的25%，蒸汽伴热仍占据市场主导地位。

1.1电伴热简介

1.1.1电伴热介绍

　电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质最合理的工艺温度，它是一种高新技术产品。

电伴热是沿管线长度方向或罐体容积大面积上的均匀放热，它不同于在一个点或小面积上热负荷高度集中的电伴热；电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用，其所需的热量（电功率）大大低于电加热。

电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽，热水伴热的技术发展方向，是国家重点推广的节能项目。

1.1.2电伴热的优点

电伴热与蒸汽伴热相比，具有以下优势：

1.1.2.1装置简单、发热均匀、控温准确，能进行远控，遥控，实现自动化管理;　　

1.1.2.2电伴热具有防爆、全天候工作性能，可靠性高，使用寿命长;　　　

1.1.2.3电伴热无泄漏，有利于环境保护;

1.1.2.4节省钢材：

它不需要蒸气伴热所需的一来一去两趟伴热管路;

1.1.2.5节省保温材料;

1.1.2.6节约水资源，不像锅炉每天需要大量的水;　

1.1.2.7电伴热还能解决蒸气和热水伴热难以解决的问题;　　　

1.1.2.8电伴热设计工作量小，施工方便简单，维护工作量小;

1.1.2.9效率高，能大大降低能耗。

有的项目电伴热带的一次性投资可能会略高于蒸汽热水伴热，但以年运行费用论，通常电伴热运行　1-2年节省的费用就能收回投资。

1.1.3电伴热的使用寿命

　在正确维护下，电伴热系统使用寿命为10—20年或更长。

1.2蒸汽伴热与电伴热相比不足之处

1.2.1蒸汽加热的供气、疏水、凝结水回收系统复杂，安装工程量大；

1.2.2蒸汽加热由于疏水阀的泄露改变了系统的背压值，或由于疏水阀的堵塞，都会使加热的可靠性和稳定性受到影响；

1.2.3采用内伴热和内盘管虽有热效率高的特点，但腐蚀穿孔造成严重后果：

1.2.4在北方寒冷的冬季，为防止冷凝后将管线冻裂，采用蒸汽伴热系统必须在整个冬季连续运行，但是部分工艺管线只是间断运行，运行时间很短，蒸汽能耗太大；

1.2.5蒸汽加热，蒸汽参数难以满足各类介质维持温度的需求，只能就高不就低，能量利用不合理，再加上阀门和疏水器的内漏和外漏，以及管理上的原因，使得能耗太高；

1.2.6蒸汽加热受蒸汽参数制约，既不能维持较高的温度，更不能控制所需温度；

1.2.7蒸汽伴热的日常维护工作量大，两个小时就必须要检查一次，浪费了大量的人力物力；

1.2.8在冬季蒸汽管线容易冻凝，冻凝之后解冻复杂，不仅浪费大量人力物力，还会给工作环境带来影响。

2电伴热的工作原理及应用范围

2.1电伴热的应用范围

电伴热可广泛用于石油、化工、电力、医药、机械、食品、船舶等行业的管道、泵体、阀门、槽池和罐体容积的伴热保温、防冻和防凝，是输液管道、储液介质罐体维持工艺温度　最先进、最有效的方法。

电伴热不但适用于蒸汽伴热的各种场所，而且能解决蒸汽伴热难以解决的问题，如：

长输管道的伴热，窄小空间的伴热；无规则外型的设备（如泵）伴热；无蒸汽　热源或边远地区管道和设备的伴热；塑料与非金属管道的伴热，等等。

2.2电伴热工作原理

电伴热分为自控温型和恒功率型。

我厂采用的就是恒功率电伴热，恒功率电伴热是将电热丝按一定的距离与母线并联连接，母线通电后，各并联电阻发热，因而形成一条连续的加热带。

恒功率电伴热带具有最大使用长度和热效率高可使用三相380V电源供电而减小控制元件的容量和体积，且使用寿命较长。

同时若配合温控器使用，可较精确控制被加热管道的温度，尤其在长距离大口径管道进行伴热保温时，恒功率电伴热比其它类型的电热带更经济、合理。

3电伴热系统在沥青厂渣油装置的应用

3.1渣油装置电伴热介绍

沥青厂渣油外运装车设施电伴热项目采用BARTEC公司的恒功率电伴热带（图a），本系统从原料车间到渣油装置全长3200米，输送渣油，由控制配电箱、电源接线盒、温度控制系统、MI矿物绝缘电伴热带、动力及控制电缆等组成。

在管道及阀门处铺设825合金外壳MI矿物绝缘发热电缆，使DN250×6.5×3200m管道及六条Ø114×6.0×12.5m支线内渣油在最低环境温度-37.3℃度从48小时升温到120℃，保温温度120℃.从10302-P-25至栈桥西侧管架处共有5个电伴热温控柜（图b），全线用平行的6条电伴热带进行加热。

五个温控柜分别是：

DP1温控柜控制中间原料泵房P-25泵及中间原料管廊管线电伴热。

DP2温控柜控制一联合管廊和常减压管廊管线电伴热。

DP3温控柜控制二联合至气化设施管廊管线电伴热。

DP4温控柜控制气化设施管廊和火炬管廊管线电伴热。

DP5温控柜控制栈桥西侧至罐区管线电伴热

保证管道里渣油保持畅通，并尽量节省电能，达到经济实用的最佳效果。

图a

图b

3.2电伴热的维护

为保证电伴热系统正常工作，每年应对管道感应恒温系统进行最少两次的例行检查；半年进行一次检修一年进行一次大修。

对环境感应恒温系统应在冷天气来临之间进行检查；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。

3.3电伴热在应用中出现的问题及解决方案

3.3.1电伴热本身因素

故障现象

可能原因

处理方法

系统发热量趋于零或偏

1电电压趋于零或偏低

2分配件没有连接上或电热带被切断

3温器错误调整校至关闭状态

4分配件不妥当的连接

1.对供电系统进行检修

2.检修各配件和电热带

3.收紧各配件和电热带

4.重新调校温控器

电伴热使用超过保质期，化冻时间延长或环境温度过低，防冻效果差

1.产品选型有误或技术参数选择偏低

2.保温层过薄或未做防水，使电热带长期工作在低温、大功率输出状态，衰减率过大

1按说明书，初步设计和产品选型

2加厚保温层（30-50mm）并做好防水，使电伴热在干燥状态下工作

电伴热不热或冷热不均

1.未做保温

2.保温层过薄或厚薄不均

3.保温层未做防水处理，雨雪天保温层进水，使电热带部分长期处于低温或超市状态，并以较大的输出功率工作。

一不节能，二衰减率不均

1做保温

2按照说明书进行安装和维护

3沿保温层全线做好防水工作，使电热带在干燥的状态下工作

3.3.2人的因素

3.3.2.1操作人员对系统性能没有深入了解，许多内存信息没有充分利用。

3.3.2.2操作经验不足，电伴热是新设备，以前未接触过，操作经验缺乏。

3.3.2.3仪表维护人员非专业的电伴热维护，不能利用自身知识主动维护。

解决方法：

1.对员工进行电伴热相关知识的培训，使员工能够掌握电伴热的工作原理及操作方法

2.现场演示电伴热的开停操作，员工进行模拟操作，通过实际练习，掌握电伴热的开停操作

3.3.3工艺因素

由于生产计划分散，电伴热运行时间增加，使得单位产量能耗增大。

并且频繁的启停对电伴热的使用寿命有很大影响

解决方法:

1.了解当月的生产计划，及时与生产口沟通，调整计划，集中生产；

2.了解每周的生产安排，根据生产安排及时投用或停用电伴热。

4蒸汽伴热与电伴热经济方案对比

以沥青厂3200m渣油管线防冻伴热（维持温度为120摄氏度），采用蒸汽伴热和电伴热方案为例进行比较。

4.1投资方案比较

4.1.1蒸汽伴热方案

4.1.1.1伴热管道：

（1）伴热管道:

按工艺要求选用2根DN25伴热钢管,管线全长6400m总重量18.9t（DN25,2.95kG/m）,单价为7639元/t,则材料费为7639×18.9+11517（材料运杂费8%）=160779元；安装费用（包括安装材料和人工工资）为281160元。

（2）供水和疏水系统:

包括蒸汽供汽阀门、伴热管给汽阀、疏水器检查阀等费用为133927元。

4.1.2电伴热方案

4.1.2.1

（1）电伴热线:

MI电伴热线,电压380V,伴热温度为120摄氏度，价格为人民币100元/m。

全长20000米，则材料费用为20000×100＝2000000元；安装费用（主要是人工工资）,按每米3元计算,为20000×3=60000元

（2）供电配电系统:

包括配电室、输电线路等材料费用为157000元。

安装费用为6810元综合以上数据,得到投资估算表（见表1）

表1投资估算表单位（元）

费用项目

主材料费

安装费

合计（元）

蒸汽伴热方案

（1）伴热管道

160779

281160

441938

（2）供汽和疏水系统

120247

13680

133927

合计575865元

电伴热方案

（1）电伴热线

2000000

60000

2060000

（2）供电、配电系统

157000

6810

163810

合计2223810元

4.2运行费用比较

4.2.1蒸汽伴热方案

4.2.1.1　蒸汽伴热采用双伴热，伴热管管径为DN25，蒸汽压力为1.0Mpa，故蒸汽全年用量为35400t。

蒸汽价格为62.15元/t，故蒸汽伴热所需资金220万元/年。

4.2.1.2　伴热管道维护费用包括巡线检查、检修更新及各项维护费用，每年大约为126000元

4.2.2电伴热方案

电伴热采用多点供电，其总功率为1051.8kW，道路石油沥青装置按每月装车1次计算，因电伴热需提前24小时进行管线预热，所以电伴热月工作时间为117.75小时，故电伴热年用电量为1486193.4kW.h。

电的价格为0.36元/kW.h，故电伴热所需资金53.5万元/年。

表2操作费用估算单位：

元

费用项目

蒸汽伴热方案

电伴热方案

操作费用

2200110

535029

检修维护费用

126000

10000

合计

2326110元

545029元

两方案比例4.27:

1

4.3经济效益分析

由表1和表2可知，蒸汽伴热方案投资是电伴热方案的25.9％，但运行费用是电伴热的4.27倍。

两方案的产出效果相同，都可达到工艺管线的保温防冻要求，因此可以通过对两方案年费用的比较进行分析（取蒸汽伴热的经济寿命为15年，电伴热的经济寿命为20年）,

根据计算:

蒸汽伴热方案的年费用为:

年折旧费用+年运行费用=575865/15+2326110=2364501元

电伴热方案的年费用为:

年折旧费用+年运行费用=2223810/20+545029=656220元

由年费用最小判断准则可知,电伴热方案的年费用大约是蒸汽伴热方案年费用的28%,再考虑其维护的方便等，可见明显优于蒸汽伴热方案。

还可从动态追加投资回收期角度进行比较。

电伴热方案一次性投资费用较大，但其每年运行费用远远小于蒸汽伴热方案，用电伴热方案的成本节约往返收多花的投资，所需期限即为追加投资回收期。

4.4社会效益分析

自控温电伴热因本身根据感应管壁（介质）的温度而自调发热量，是一种节能措施。

蒸汽伴热只能利用一部分热能，大量热能由高品位变为低品位，无法利用，白白损耗掉了，经专业伴热产品公司测算，电伴热与蒸汽伴热的耗能之比为1：

4。

另外，由于自控电伴热可以有效地杜绝跑、冒、滴、漏现象，还可改善企业生产环境。

5结论

电伴热在沥青厂的的应用取得了预期的效果，由于生产需要电伴热的启用是间段性的，采用电伴热有效地节省了能源有效地避免的能源浪费。

由技术经济分析可知，采用电伴热虽然一次性投资较高，但运行费用却有较大降低，经济效益非常显著。

而且，从已经采用电伴热系统的渣油装置运行情况看，电伴热已经达到了预期效果。

可以预见在化工行业的保温应用中，电伴热取代蒸汽伴热将成为必然的趋势。

致谢

本论文是在指导老师张师傅的悉心指导下完成的。

非常感谢张师傅在实习期间对我的悉心教导。

张师傅严谨的工作态度，丰富的工作经验让我受益匪浅。

谨此论文完成之际，对张师傅给予我的关心和帮助表示衷心的感谢！

由于工作经验不足，论文中难免存在不足之处，望各位老师和师傅批评指正。

再次向所有帮助和关心支持我的领导、同事表示衷心的感谢！

附录

参考文献：

《电伴热技术在输油管道上的应用》蓝建新主编胜利油田设计院出版；

《集肤效应电伴热系统的理论与应用研究》尹正凯主编浙江大学出版