电伴热设计导则1

中国石化集团兰州设计院标准SLDI333C07-20020修改标记新制定简要说明全部修改页码顾英编制张彦天校核郑明峰审核电伴热设计导则2002.07.01审定日期2002-07-08发布2002-07-15实施中国石化集团兰州设计院目录1.总则………………………………………………………………………………………………………(1)2.电伴热型式简介…………………………………………………………………………………………(1)2.1电热带……………………………………………………………………………………………………(1)2.2挠性电热板………………………………………………………………………………………………(1)3.电伴热设计和选型………………………………………………………………………………………(1)3.1电伴热的应用范围………………………………………………………………………………………(1)3.2电伴热的选用原则………………………………………………………………………………………(1)3.3热损失计算………………………………………………………………………………………………(1)3.4电伴热产品选型及长度确定……………………………………………………………………………(1)4.电伴热的安装……………………………………………………………………………………………(1)4.1电伴热带的安装…………………………………………………………………………………………(1)4.2挠性电热板的安装………………………………………………………………………………………(1)5.电热带的施工……………………………………………………………………………………………(1)5.1电热带施工的一般要求…………………………………………………………………………………(1)5.2电热带施工前的准备……………………………………………………………………………………(1)5.3电热带的施工……………………………………………………………………………………………(1)5.4保温工程…………………………………………………………………………………………………(1)5.5施工注意事项……………………………………………………………………………………………(1)6.挠性电热板的施工………………………………………………………………………………………(1)6.1挠性电热板施工的一般要求……………………………………………………………………………(1)6.2挠性电热板施工前的准备………………………………………………………………………………(1)6.3挠性电热板的施工………………………………………………………………………………………(1)7.设计文件…………………………………………………………………………………………………(1)工作规定中国石化集团兰州设计院实施日期:2002-07-15电伴热设计导则SLDI333C07-2002第1页共17页1.总则1.1本导则适用于石油化工装置中对伴热有特殊要求的场合。1.2电伴热仅适用于二区防爆场所和非防爆区域。1.3本导则与国标、部标有矛盾时，按国标、部标的规定执行。2.电伴热型式简介2.1电热带2.1.1串联式电热带串联式电热带如一般的两条发热的电阻丝一样，在每条电阻线上包有两层聚四氟乙烯树脂（铁弗龙树脂TEFLON－RESIN）绝缘材料，也可在其外围加不锈钢补强网。此种电热带绝缘性佳，且富有耐药品性及耐腐蚀性，本身重量轻，易于施工，可用于二区防爆危险场所。但此种电热带是依其长度的长短而改变其输电功率的。现场施工配管的实际长度往往与配管设计长度不同，因此在电热带敷设前，必须确实地对此电热带的输电功率与现场配管的实际长度认真核实。这是选择此种电热带不便之处。串联式电热带见图2.1.1图2.1.1串联式电热带构造图2.1.2并联式电热带并联式电热带又称恒功率型电热带。此种电热带可避免串联式电热带在选用设计上的不便之处。并联式电热带又分为单相供电和三相供电方式。单相并联式电热带是在两条平行的电源导线上，包覆一层电气绝缘性能佳且具有耐热性及柔软性的树脂，在其周围缠绕可发热的镍铬丝，再在其上加一层绝缘材料而成。电热丝与电源导线构成许多并联相等的单元发热节，从而形成一个连续的发热体。当接通电源后，电热带单位长度上功率相等，电热带长度愈长，输出电功率愈大。所以它消除了串联式电热带需预制长度的缺点，又能任意切割。单相并联式电热带构造见图2.1.2-1。1SLDI333C07-2002图2.1.2-1单相并联式电热带构造图三相并联式电热带是在单相并联电热带基础上的发展。它是采用A．B．C三根铜线作电源导线，外包电绝缘层，发热电阻丝均匀缠绕于三根电源导线绝缘层外。每隔一定间距将电阻丝与电源导线连接，形成发热电阻回路。发热电阻连接在整个电热带的长度上，分别依次为AB发热电阻，BC发热电阻，CA发热电阻，反复循环，形成一个连续的发热体。此种结构保持了电热带能任意切割，而每米发热量恒定。三相并联式电热带构造见图2.1.2-2。BC发热电阻AB发热电阻CA发热电阻1．2．3：A相B相C相电源线4：电源线绝缘层5：发热电阻丝6．7．8：电源线和电阻丝连接头9：外护套绝缘层10：铜丝编织外护套铜丝编制层接地图2.1.2-2三相并联式电热带构造图2.1.3温度自控式电热带温度自控式电热带又称自限式电热带，此种电热带系随温度的上升，电流量递减，输电动率也随之减小而能自身控制温度的电热带。这种电热带的构造是在两条平行的电源导线间包复一发热体，该发热体是随温度变化而电阻值显著变化的一种柔性的特殊半导体材料。当被伴热物料温度升高时，发热体电阻值上升，电流下降，放热量减小，输电功率下降。当被伴热物料温度降低时，发热体电阻值下降，电流上升，放热量增加，输电动率增加。借此原理，可稳定地控制物料的输送温度。由于电热带上的每一点都具有上述温度控制功能，所以不会有整体或局部过热的危险性。温度自控式电热带构造见图2.1.3-12SLDI333C07-2002图2.1.3-1温度自控式电热带结构图管道温度℃图2.1.3-2自控式电热带温度——输电功率图2.1.4上述串联式、并联式及温度自控式电热带皆适用于二区防爆场所，且可与温控器配套使用。2.2挠性电热板2.2.1对小型贮槽、容器类设备最适合采用电加热板伴热。电热板是电阻发热体与接地格子以涂有耐热橡胶的玻璃纤维布包复，经高温高压成型。它具有柔软、质轻、耐腐蚀及耐水性能。厚度为2.3mm～3.2mm。在-28℃的低温时也不失其柔软性而易于施工。电热板适用在120℃以下的贮槽及容器类的保温伴热，且可与温控器配套使用。2.2.2电热板施工简单，将电热板上涂以可传热的粘着剂，压在槽壁上，然后以铝胶带固定即可（铝箔上涂有粘结剂称铝胶带）。一块电热板只需20分钟即可安装完毕。2.2.3电热板适用于二区爆炸危险场所。电热板的构造图见图2.2.1-1及图2.2.1-2。图2.2.1-1电热板外形图3SLDI333C07-2002图2.2.1-2电热板结构示意图3.电伴热设计和选型3.1电伴热的应用范围3.1.1随着石油化学工业的不断发展，对化工物料伴热温度的严格控制，采用电伴热的方式日益为人们所重视。以下几种情况可选用电伴热方式：一、管道直径较小，且配管复杂；二、物料的输送温度控制要求严格；三、不能就近得到蒸汽；四、非金属管道或防腐非金属衬里管道；五、蒸汽伴热施工困难之处。3.1.2电伴热带可使用在管道、贮槽、容器等各种表面上，且可适用于下述环境：工区爆炸危险场所和非爆炸危险场所；含有腐蚀性介质的环境；在石油化学工业中，电伴热常用于下述几种范围：一、燃料油、化学药品或热水等保温伴热；二、一般管道防冻；三、严格控制作业温度的液体管道伴热；四、贮罐保温伴热；五、塑料管伴热；六、贮罐分水包防冻；七、仪表管道伴热。3.2电伴热的选用原则3.2.1电热带一般用于管道伴热，也可以缠绕在小型容器上伴热。电热板用于贮槽、容器的保温伴热。3.2.2串联式电热带由于其设计功率必须在施工前与现场配管实际长度进行核实，常常引起设计修改，一般不宜选用。3.2.3并联式电热带并联式电热带有普通型和加强型。加强型电热带是在普通型电热带外层再包复一层绝缘材料。它的机械强度高、防腐力强。但导热性能略低于普通型电热带。它适合埋地或有腐蚀气体的场合。产品特点：a.单位长度功率相等，不能自行调节温度。在使用时不能超过电热带产品最高的耐热温度，否则会引起电热带绝缘材料早期老化或损坏。b.由于单位长度功率相等，因此，它能在现场任意切割，施工方便，但应避免电热带交叉。c.为保证伴热效果，应尽可能与温控器配套使用。供电箱内开关具有过载、短路、接地漏电保护。当表面温度超过设定值时，温控器能发出讯号或跳开电源开关。d.电热带的伴热长度可以按单点电源、单向输出设计，也可以按单点电源双向输出设计。不同生产厂家、不同型号及规格的电热带其允许的最大伴热长度是不同的，应符合生产厂的产品说明。3.2.4温度自控式电热带产品特点：a.温度自控式电热带相当于若干并联电阻，使用时可以任意长度切割。b.虽然在同一条管道上，管径不同，保温材料厚度不同，液体流动条件不同，但可以在同一个回路中进行伴热。4SLDI333C07-2002c.管道有局部温度变化时，温度自控式电热带可以适应各种不同温度工作。d.在阀门和管件联接处的外表面可以叠层缠绕，不会使物料过热，也不会引起电热带自身过热和烧毁。e.可与温控器配套使用，这样更能进一步发挥温度自控式电热带的优越性。同时当电热带因寿命失效而不能调节温度时，也能防止超过物料的安全输送温度。f.便于设计选用，尤其是对热损失计算、施工较难的工程。g.温度自控式电热带伴热的长度一般不超过80米。这是因为伴热过长，起动电流过大（一般为正常工作电流的6～7倍），供电困难。第3.2.5条挠性电热板：产品特点：a.安装方便。对老设备改造，不必破坏容器原有的全部保温层，仅需在粘贴部位打开部份保温层。b.适应性强，不管容器形状、规格如何，挠性电热板均能使用。c.可与温控器配套使用。注意：如果罐体内为热敏感物料（即不能承受高温）或罐体为非金属材料（如玻璃纤维、聚乙烯等），勿随便使用电热板。若要使用须与生产厂取得联系。3.3热损失计算3.3.1管道做热计算伴热的意义是利用电热带产生的热量来补偿管道散失到环境的热量，以维持管道的温度。为了计算管道散失到环境的热量，应确定以下几个参数：TM——管道内流体必须维持的温度℃；TＡ——当地最低的环境温度℃（历年一月份平均最低温度平均值）；管道尺寸；保温层种类和厚度；管道是在室内或室外，地上敷设或埋地敷设。上述参数确定后，可按下述步骤计算管道散失到环境的热量QB：第一步：计算温差△T△T=TM-TA第二步：从表3.3.1-1中查出管道单位时间的散热量QB（W／m）。如果管道在室内，将QB乘上0.9。如果被伴热管道是塑料管道，由于塑料的导热性远低于金属，应再乘0.6～0.7系数。第三步：散热量QB值是以玻璃纤维保温材料计算的，如果使用其它保温材料，应按表2.3.1-2提供的保温系数（f）进行修正。即：QT=QB×fQT是管道真正的单位时间散热量以瓦特／米（W／m）表示，伴热的的就是补偿QT。保温系数表3.3.1-2导热系数保温材料保温系数(w/m℃)10℃时1.00.036玻璃纤维(GlassFibre)1.060.038矿渣棉(MineralorRoekWool)1.200.043矿渣毡(MineralFiberBlanket)1.220.044发泡塑料(FoamedElastomer)聚氨酯(RigidCellularPolyurethane)0.970.0351.600.056硅酸钙(CalciumSilicateBlock)3.3.2设备散热计算设备伴热宜选用电热板。所需挠性电热板的块数与罐体的表面积及罐体安装使用场所、保温层材质、厚度等因素有关。计算公式如下：n=Ｑ·Ａ/N5SLDI33