化工设备防冻.doc

化工设备防冻 摘要结合当前国内外石油化工装置防止冻结情况并针对管道(含仪表) 等在寒冬季节，尤其是在北方地区更要求加强防冻以保证设备能正常运转, 并通过分析描述其未来的发展。对于不同的装置设备也有不同防冻的方法，还有不同的材料。设备的防冻不仅仅是保温问题而已，我们还要从各个方面考虑不只是方式方法还要考虑它的可行性和未来的发展，最重要的就是要充分的考虑到成本问题。通过以上的条件来提出通常使用的伴热防冻措施。关键词防冻防冻技术蒸汽伴热电伴热 石油化工装置的特点是有很多设备、管道和仪表相互连接来完成正常运转。而在北方地区尤其冬季, 设备和管道散热损失大, 使凝固点较高的物料就很易发生凝固、结壁或使粘度增大。过去在严寒地区建装置, 经常将所有设备、管道和仪表等都封闭在采暖厂房内。一些、规模又不大的间断性工艺生产, 有时随市场需要还要更换品种和牌号, 往往需分批将原料和辅料逐步加入反应器。操作人员在岗位上要从反应器定期采样分析检查, 进行生产控制, 然后定期分批出料, 这些属于精细化工品种生产范畴。但在封闭厂房内对一些有毒性及危险性的生产则还需增设通风及安全等设施。这样厂房封闭要增加大量建设投资,同时采暖、通风和安全等设施还要消耗能源和运行管理费。由于现在石油化工装置都是规模大、生产连续性强、自控水平高, 而且又多系易燃、易爆有危险性物料, 设备高度差别大, 不能采取全封闭的办法来解决在严寒地区的冬季防冻问题, 因而可采用半露天布置的方式, 即将一层封闭。当然仍要根据装置工艺特点及底层设备布置排列成。这样可解决大部分管线及转动设备的防冻问题,而使高塔及塔的冷却/ 冷凝器布置在室外, 并采用可靠的伴热保温措施来保证不被冻结。当今石油化工装置趋向于露天化, 而且采用直线型布置, 这样对于冬季的防冻问题就显得非常重要, 因此合理选用伴热介质和伴热方式则应取决于工艺条件。1 防冻措施发展及现状石化装置的物料在输送过程中, 尤其在冬季因散热会导致温度下降, 甚至发生凝固和结壁等问题。为了弥补介质的热损失, 维持正常生产,需要进行伴热保温。据称装置用于伴热防冻费用占装置建设总投资的1 %1. 5 % , 这与建厂地点的气候有关。 国内蒸汽伴热现仍是传统保温方式, 预计在未来较长时期内, 仍将是大多数炼油和化工企业的首选。尤其是有的生产装置中的反应系放热反应, 用水撤热而产生中、低压蒸汽, 它又难有其他合适利用途径。有的装置的压力冷凝水经闪蒸还副产1115kg/ cm2 ( G) 低压汽, 所以只能用作管线伴热。这样采用蒸汽伴热可免除能源费用, 往往只需考虑维护管理费。另一方面, 我国亦已于上世纪60 年代中期进行电伴热的工业试验。首先在部分原油管道、油库粘油的加热以及将硫磺回收装置传统的蒸汽夹套伴热改为电伴热。再如锦州石化公司的炼油厂润滑油添加剂工程也较早使用电伴热。2 防冻技术措施(1) 石化工厂的防冻问题。在当前能源紧缺、价格上涨情况下, 要做到注意节约能源, 应根据不同生产工艺情况, 既要防止冻结给生产带来危害, 又要防止能源浪费。因此在设计中, 要尽量避免产生冻结的可能性, 要考虑管线能自排净,有时可增加旁通管路以备检修时仍能维持循环。阀门要安装在合适的位置, 并避免有死角以保证管线能连续流动。(2) 装置自控水平提高后, 将采用大量仪表及导线。因此, 在冬季也要注意采用伴热防冻保温措施, 不使生产受影响。(3) 可优先考虑采用装置副产的低能位蒸汽。根据国内外经验, 使用电伴热系统的一次投资比蒸汽伴热约高50 % , 但电伴热能源利用率高,常年运行费低, 如果电汽价格比小于一定值时,则电伴热投资差额回收期会缩短。(4) 当采用蒸汽伴热防冻时, 常因光管伴热效果不佳。因此, 在伴管与主管之间敷设如导热胶泥一类高导热系数材料来代替传热性能差的空气, 形成连续的热结合体, 可有效地增加接触面积, 降低热阻。当采用一般光管做伴热管并以软质材料作外保温材料, 应注意在伴管与保温层之间加铁丝网以保证加热空间。(5) 应尽量使易冻结的管线布置在不被冻结的环境或在采暖厂房内预先将物料加热, 然后架空不伴热的保温材料绝热管线送往用户, 也可与热管线相平行合并敷设, 以节省能耗。(6) 当石化生产装置检修、暂时停车或发生事故时要使冷却水能继续保持循环, 尤其在寒冷季节循环冷却水水池要有防冻措施, 决不能被冻结, 使循环水泵仍能工作。水的总管及分管要设截断阀门(最好能电动启闭) , 当运转的供水泵不工作时即启动备用水泵。停运泵的水管线要能排净剩余水而不冻结。3 伴热方法选用由于装置各工艺管道内介质不同, 生产条件各异, 因此选用伴热介质及伴热方式首先应满足生产工艺条件, 同时考虑能源消耗、成本、维修等因素进行综合考虑后再决定。供热介质仍为以下几种: 热水; 蒸汽;循环热媒体; 电热。石化行业一般采用外伴热或夹套伴热和内伴热管两种伴热方式。4 蒸汽伴热目前蒸汽外伴热管是国内外石化装置普遍采用的一种伴热方式。伴热管放出的热量, 一部分补充主管内介质的热损失, 另一部分通过管外保温层散失到四周环境。采用硬质保温预制外壳要使主管与伴热管间有一空间, 这样使伴热小管放出的热量可几乎全部补偿主管的热损失, 所以这种伴热形式热源的耗量较经济。5 电伴热在没有多余蒸汽及汽源的场合, 如长输油品管道、油库及油田等地区可以采用电伴热。另外对于复杂的管线及仪表管线等, 用电热带既方便施工也能有效利用能量, 还容易有效控制温度。4 蒸汽伴热及电伴热选用比较蒸汽伴热和电热带伴热广泛应用于石油化工装置, 用来防止物料凝结、结晶等, 而使生产能在寒冷季节保持正常运转。但它们之间在材料、安装建设及运行成本费用上仍存在一些差异。5 温度控制(1) 电热带伴热要求有温度控制设施, 并要求设置信号指示灯来显示工作状态。对于输送热敏性介质的场合, 采用电伴热较易于控制温度,且热能利用率高。(2) 蒸汽伴热仅借指示温度计来人工调整温度, 这是蒸汽伴热的不足之处。 局部需要增设压力调节阀来控制温度或介质系热敏性, 而要求特别谨慎。6 安全性蒸汽伴热相对较安全, 但如安装不好也许会出现蒸汽泄漏, 造成人员烫伤或保温层损坏。电伴热一般也很安全, 但如果安装或维护不良, 也会发生电气故障。415 可靠性蒸汽伴热和电伴热系统都难免会出现故障,如汽源供应中断或电伴热线路故障。但相比之下, 电伴热则较少发生故障。 结语(1) 要根据装置具体情况和公用工程条件, 通过经济分析比较确定防冻措施方式。石化装置一般有富余低压蒸汽, 则采用低压蒸汽作防冻热源将大大降低成本。电伴热的能量利用率高, 维护费用低, 如有富余或廉价的供电, 采用电伴热既获取好的能量利用率, 又消除了蒸汽伴热常见的滴、漏、跑、冒现象。(2) 要仔细评审防冻设计, 使之设计合理、经济可行, 既要考虑运转时的需要, 还要考虑检修时的需要。(3