电伴热在尾砂管道上防冻应用的设想

1电伴热在尾砂管道上防冻应用的设想摘要：电伴热带在西北地区管道防冻方面己广泛应用，它温度均匀，安装方便，与蒸汽伴热相比，更具有运行成本方面的优势，且不存在温度随管线长度逐渐降低的弊端，是目前西北地区管道防冻最具有优势的一种防冻措施。关键词：电伴热带；恒功率；防冻；尾砂管；直行平铺尾砂是选矿厂选取有用成分后排放的废弃物，根据国家规定，尾砂必须在考虑环境、安全等因素下，靠管路输送到专用尾砂库进行存放，甘肃辰州因地处甘肃高海拔地区，冬季最低温度达零下三十度，尾砂管路容易出现冻死现象，导致尾砂无法正常输送，选厂不得不因此而停产，如何保证尾砂管道在冬季不发生冻死现象，其意义就显得犹为重要。一丶电伴热分类、结构、防冻原理及特点伴热带按种类分最主要分为恒功率伴热带及自控温伴热带两种，恒功率伴热带其温度靠恒温电控箱控制，以伴热带本身作为电流载体，不需要另接电源线，而自控温伴热带可以不设恒温电控箱，但因其起动功率较大，最大使用长度通常为100米，故需要铺设电源线，考虑到综合成本，选用恒功率伴热带更适合于甘肃辰州尾砂管的防冻。1、恒功率电热带结构电热带由导电母线、PTC高分子材料、绝缘层组成，其母线通常采用镀锌软圆铜线；PTC高分子材料具有正电阻温度系数，紧包在母线上，扁平状，表面光滑平整，具有一定的机械强度和电特性；其绝缘层为阻燃聚乙烯热塑弹性体，经辐射交联而成，具体结构图如下：2A——加强层B——编织层C——外护套D——绝缘层及PTC材料E——母线2、防冻原理伴热电缆内导电母线之间的发热高分子材料的电路导通数量，随温度的影响而变化，当伴热线周围的温度变冷时，高分子材料导电塑料产生微分子的收缩而使碳粒连接形成电路，电流流经这些电路，使伴热线发热，利用发热电缆的发热机理，使伴热线发热根据设计确定需要的安装热负荷，选择适当型号的发热电缆，将其按要求敷设在管道表面，辅以带有高精度温度传感器的温度控制器来控制管道外表皮的温度，将温度传感器的控制点放置在系统的最不利位置，当探测点的温度低于设定值时，发热电缆启动，加热设备；当温度超过设定的限值时，温控器自动切断电源，系统停止工作，从而维持管道内液体的温度，保证管道正常工作运行。3、电伴热防冻特点电伴热管道保温防冻系统具有如下特点：3.1起动迅速：一旦该系统与管道或设备表面之间存在温差，系统就会在很短时间内迅速起动；3.2温度均匀：发热电缆管道保温防冻系统是根据管道的实际温度进行热量输出控制，所以当管内流体静止或液位高度不同时，系统会自动调节发热量，保证管线温度均匀。3.3安装方便：铺设速度快，安装直接方便。3.4维护方便：由于发热电缆管道保温防冻系统根据管道温度的变化而自动3工作，所以一经安装就不需任何人工维护。3.5节能经济：精确的温度控制及撤去再循环管道系统、泵和阀门等可以获得合理的能源节省。3.6安全可靠：发热电缆制作精细，高新技术材料层层保护发热元件，接地导线确保万无一失，整套系统非常安全，彻底避免了事故的发生。3.7环境保护：使用最清洁有效的电力作能源，无环境污染。4、电伴热使用年限根据电伴热近几年的发展及应用领域来看，其平均使用年限为5～8年。二丶甘肃辰州尾砂管实际参数：考虑意外情况，设定最低极限温度为-40℃保温设计维持温度为≥5℃保温材料材质选用为岩棉管；管道规格：Ø159mm；根据最低温度及管径大小查表选用保温层厚度为80mm；管道材质：PF；管道长度：2500m；安装环境：室外，最大风速25m/s;修正系数：C1=1.1工程安全系数：C2=1.15三丶管道保温热损失计算1、管道保温材料采用岩棉，最大导热系数0.038W/(m℃）（依据03S401），保温厚度室外为80mm。2、计算依据：依据GB-T19518.2-2004提供的管道保温热损失计算公式如下：理论热损失：pa21¶2kq=ln)TTDDπ（）（q------每单位长度管道的热损失：（W/m）k------岩棉保温导热系数：0.038W/mºC（规范03S401内数据）¶------散热综合保险系数：1.2（规范GB-T19518.2-2004内保险数据为1.1-1.25，根据甲方建议选用1.2）4Tp------要求管道维持温度：≤20ºC（按最大20ºC数值计算）Ta------最低使用环境温度：-40ºC（本地区冬季历史最低环境温度）D1------保温层内径：159mm（油管管道外径）D2------保温层外径：159+2x80=319mm代入上述公式计算：pa21¶2kq=ln)TTDDπ（）（=｛1.2×2×3.14×0.038×(20-40)｝/ln(319/159)=28.77W/mºC3、考虑到实际环境会有一些变化，取工程安全系数为1.15，则单位长度的热损失为1.15×28.77=33W/mºC.四丶电伴热防冻应用措施1、伴热带选型1.1伴热带选型（根据核算结果）选用恒功率伴热带，型号：RDC1(Q)-J3-11,额定功率：11w/m使用电压：380V星形接法；伴热比1：3。1.2伴热带长度考虑到现有尾砂库有一台小容量变压器，其允许功率为40KW，为了使负荷更均匀，将恒功率伴热带分两段铺设，一段电伴热电源由尾砂库（尾砂出口）小变压器引入，另一段电伴热电源由尾砂入口（现磨浮车间变压器）处引入，尾砂出口段电伴热铺设长度为1000米，入口段电伴热铺设长度为1500米，每段电伴热长度安装系数取1.02，则电伴热总长度为：L=1000×3×1.02+1500×3×1.02=7650米1.3恒功率电伴热技术参数：型号RDC1(Q)-J3-11备注工作电压380V发热芯线PTC最高表面温度70±5℃电缆绝缘材料改良性聚烯烃5鞘皮（外护套）改良性聚烯烃金属屏蔽网铜丝编织最高耐温度耐温105℃最低安装温度-45℃安装弯曲半径≥电缆直径的6倍线性功率11w2、安装方法选择电热带安装方法共有三种，即：直行平铺、缠绕铺设及综合铺设（直行平铺与缠绕铺设结合），考虑到尾砂管日后的更换及维护，安装方法选用直行平铺；因现尾砂管道为PF材质，所以应先于管道长度方向贴上三根50mm宽铝胶带（相隔120度），然后敷设电伴热带，每隔60-80mm用压敏耐热胶带扎紧，最后在其上再贴上一层铝胶带,以利导热均衡；采取分段铺设，则1根管道需2台电箱控制，电箱安装在现隔离泵房内及尾砂库变压器旁；各分支管采用三通进行电热带进行铺设，便于日后维修及更换。2.1安装前准备工作（A）管道系统1）管道系统与配备都已施工完毕2）防锈防腐涂层已干透3）锉去所有毛刺和利角（B）电热带和配件1）检查电热带表面是否在运输过程中破损2）电热带的绝缘性能良好3）电热带与所有配件的型号与设计要求一致4）沿管道走向布电热带，避免将电热带放置于毛刺和利角上、避免用力拉扯电热带、避免脚踏或重物放置在电热带上2.2电热带安装1）用压敏胶带每隔约50cm处将电热带固定于管道上。2）平敷时尽可能将电热带附在管道的下45度侧方。3）在线路的供电点和尾端各预留1m长的电热带，便于首端接线及尾端封闭。6※在使用三通配件处，电热带各端应预留50cm长度。2.3保温层安装1）电热带安装完毕后立即进行保温层的安装，避免电热带因搁置时间过长出现损伤。2）保温层施工时应避免损伤电热带。3）保温层施工后应立即对电热带进行绝缘测试。3丶图例说明73.1直行平铺安装五丶经济成本分析1、首次投入成本伴热带总长度7650m，每米功耗11W，则总功率消耗为84.15KW/h，采用分3.2缠绕安装管道防水罩保温层管道玻璃纤维带电热带最大距离50cm管道缠绕前先用扎带固定每段热线缠于相反的方向缠绕后用扎带固定8段铺设后，根据目前变压器剩余容量计算，不需要增加变压器，则总造价只需考虑首次电伴热投入成本及人工成本，合计约为48.6万元，具体明细见表一。表一序号货物名称规格型号单位数量单价金额1单相加强型串联带RDC1(Q)-J3-11-380Y米765029.00221850.002防爆电源接线盒BJX1/3-100A只2380.00760.003防爆终端接线盒BJX0/3-100A只2350.00700.004防爆中间接线盒BJX3/3-100A只2365.00730.005户内电伴热控制柜STEK2-T2/100A-380台22190.004380.006防爆温度传感器PT100支2260.00520.007不锈钢带B-10米256.00150.008卡口螺丝---套85.0040.009铝胶带50mm×0.05mm卷15011.001650.0010压敏胶带20mm×0.2mm卷1508.001200.0011热缩管Ø18米56.0030.0012冷端铜管25mm2只1834.00612.0013橡胶自粘带卷516.0080.0014岩棉保温层80mmM³155450.0069750.0015沥青防水布米250010.0025000.0016电线及线管辅材批21000.0017施工费米250055.00137500.00合计￥：485952.00元2、运行成本根据甘肃实际情况来看，预计电伴热带每天需要运行14小时，则每天消耗功率共计1178.1KW，按0.7元/度电计算费用，则每天需要运行成本824.67元/天，按两个厂日处理500吨/天计算成本单耗,则成本单耗为:824.67÷500=1.649元/吨。六丶结语电伴热防冻具有温度均匀、安装维护方便、节能经济、安全可靠等优点，目9前己广泛应用于电力、钢铁、石油、化工、消防等领域，在北方的管道防冻方面应用己极其广泛和普遍，它温度比较精确，具有防火、防爆的特性，使用寿命较长，而且还能比较敏捷的随着被伴热的媒体介质的温度的降低而增大，也能随着被伴热的介质的温度的升高而减小，是尾砂管道输送防冻措施中一种较好的应用方法。参考文献：无