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集肤效应电加热 集肤效应伴热系统

信息来源:皖缆集团 浏览次数:11528 发布时间:2014-03-14

管道集肤效应电伴热(集肤电加热)技术是近年来出现的一种新的金属管道加热方法,是大型石油化工等企业热输管道加热保温的新技术、新工艺,国外简称为“SECT法”。此种加热技术具有效率高,适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热,而且具有安全可靠,安装维修方便等优点,因此广泛用于各种不同性质的液态物质的管道运输中。

 

管道集肤效应电伴热(集肤电加热)系统


集肤效应电伴热(集肤电加热)在我国也已广泛应用。大庆油田在1974年采用该技术进行油井清蜡和集油管线的加热保温,并取得一定成果。辽河油田设计院将集肤电流法列入1979~1985年科研规划中,并在油井防喷管和排污管上采用集肤电流加热法,取得显著的经济效果。玉门石油管理局老君庙综合采油三队在加热量油分离器壳体和装球筒上采用了集肤效应加热法。
现在各大油田油井降粘、清蜡,石油化工管道长距离管线上集肤电流法已广泛应用。本公司依靠长期的电伴热技术储备和实践,现以成熟的产品设计,完善的系统安装,为用户提供安全可靠的集肤电伴热装置。每个集肤效应电伴热装置由公司设计,制造,安装。


一、管道集肤效应电伴热(集肤电加热)装置构成
管道集肤效应电伴热(集肤电加热)技术装置,基本上由变压器、加热电源、输液管、伴热管和集肤电缆、保温层、保护外壳等部分组成。加热电源分工频和中频加热电源两种;输液管和伴热管为普通钢管,伴热管直径为15-40mm,间断的焊接在输液管上;伴热电缆穿在伴热管中,外面是保温层和保护外壳。

 

管道集肤效应电伴热(集肤电加热)构成及原理图


二、管道集肤效应电伴热(集肤电加热)工作基本原理
当交变电流经电缆通过伴热管壁时,在集肤效应和邻近效应的作用下,电流不是均匀沿着管壁流动,而是集中在伴热管内表层通过,在管壁电阻的作用下,通过电流发热,经传导使输液管温度升高,而伴热管外表面电压、电流为零,自身形成绝缘结构,使液体在管道内得到安全可靠地输送。
伴热管道末端及中间有可靠接地,以防止产生静电或感应电,以确保管内液体的安全输送集肤效应电伴热与管道阴极保护可同时进行。集肤效应电伴热(集肤电加热)系统产生焦耳热主要来自于三部分:
1、加热管上通电流时,加热管上发出的热。此热量是集肤效应电伴热(集肤电加热)系统的主要热量来源。  
2、加热管内部电缆产生的热。
3、加热管内磁滞损耗产生部分热。
在一个集肤效应电伴热(集肤电加热)装置中,绝缘导线穿过具有强磁性的钢管并与钢管尾端相连接,钢管的首端与绝缘导线分别接电源的零线和相线,施以工频或中频交流电压,电流通过导线和钢管形成回路产生焦耳热。由于钢管的尺寸、材质、交流电频率之间存在一定的关系,交流电并非均匀地流经钢管截面,而是集中流过自其内表面起的某一深度内,电流密度按指数规律减少,在钢管外表面电压电流几乎为零,很安全。因此可以将钢管直接焊接在输送管上,使之成为高效热源。钢管产生的热量通过焊缝及导热胶泥迅速传给输送管,起到伴热作用。
由于钢管管与输送管相焊接,导热很好,使钢管管与输送管之间温差在5-10℃以内,为了防止管道带静电及感应干扰,每隔一定距离在钢管设有接地,当一根钢管发热量不够时,可按二根或多根设计。


三、集肤效应电伴热(集肤电加热)的特点
1、抗拉强度、抗机械损伤能力高; 
2、耐热温度高:最高耐热温度为360度;
3、发热功率大:≥100W/m;越泵加热部分功率≥350W/m;
4、节能效果好,与普通加热电缆相比节能达35% 。 

  
四、管道集肤效应电伴热(集肤电加热)技术特点
1、适应性强
适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热,适用于管道的不同敷设方式和任何场所,如:地下直埋、水下、地面架空;适用野外或矿场、工厂、易燃易爆场所。伴热管的发热量,根据计算,单根最大发热量为150W/m,并可根据输液管的温度要求,设计伴热管的根数和运行电压,最多可以安装6根伴热管。
2、功率密度大、伴热温度高
集肤效应电伴热(集肤电加热)系统有效维持温度可达230℃,单根最大发热量为150W/m。
3、实现分段预制、维修方便
可根据流程或输液管段结构,将伴热管厂内预制或现场分段预制加工,接头采用焊接套管方式连接,与输油管焊接、安装在一起。外面加上保温层和保护壳,既方便施工,又容易保证工程质量。如因流程管段故障或需更换阀门,只要把需要更换部分两端的接头拆开,将伴热电缆抽出,即可更换部件。无需整体拆损保温和管件。
4、安全可靠、安装维修方便
集肤效应电伴热(集肤电加热)外管采用钢管,强度大、密封严,有较好的保护作用。芯线采用电阻合金材料,绝缘层采用耐高温的氟聚四氟塑料,由于集肤效应自身形成绝缘结构,,使伴热管外表面和输液管不带电.输液管每千米左右做一安全接地,接地电阻不大于4Ω,保证输液管始终是零电位,做到安全可靠。与其它电伴热方式比较,集肤效应热方式维护检查方便,其正常运行时几乎没有维护保养工作量。
5、节约能源,加热效率高
集肤效应电伴热属于等温加热法,不会出现局部过热现象,随着管输距离的加长提高加热电压即可,加热效率高。与蒸汽伴热相比较;集肤效应的伴热耗能为23lkg/km标煤。采用热循环或蒸汽伴热耗能为1813kg/km标煤。
6、自动化控制
(1)实现温度完善的控制功能:数字温度闭环、短路保护功能、过流保护功能、断路保护功能。
(2)软关断软启动:最大限度地减少对器件的冲击,延长器件使用寿命;
(3)灵活的操作方式:数码显示,方便实现人机对话;
(4)网络化设计:实现远程无线报警、远程无线控制。

 

集肤电伴热(集肤电加热)与其它伴热方式的对比表


从表中可以看出,电伴热带和MI加热电缆这两种方法较适应局部伴热和短距离伴热,如对阀们、阀件、旁通、短节和站内短管线等的加热和伴热。对于中、长距离的管线伴热,由于单根伴热电缆功率较小、电源供电点较多,一旦发生问题,维修较困难,要将所有的保温层去掉才能更换其电缆。而集肤效应伴热适用于中长距离各种口径管线的伴热,它的优点是:伴热功率大、电源供电点少,传热效果好,维修方便。因此在各种管线集输中得到了非常广泛的应用。
对于长输管线的温度监控,报警,可通过GSM网络SMS短信的方式进行数据传输,具有数据传输可靠,组网容易,费用低廉,系统可扩展性强等特点。集肤效应电伴热(集肤电加热)是当前离散远程数据传输的理想解决方案。


五、管道集肤效应电伴热(集肤电加热)应用范围 
根据管道中液体的物性不同,要求管道内维持的温度也不同,工频集肤效应管道伴热技术主要应用于管道的伴热和管道内液体或已凝固介质的加热、熔化或间歇输油的管线。该技术的适应范围主要用于下列输液管道:
1、用于防冻型管道的伴热,输气管线含有饱合蒸汽,要求维持温度不低于6℃。
2、用于常温时为凝固状态,输送时管道维持温度不低于50℃的流质中。这类流质只有加热到一定温度时才能变成液态可以输送。如运输巧克力、牛奶等。
3、要求管道维持温度为50~l00℃,在常温下为固态或粘度很高,难以流动,但加热到一定温度后又易于流动物质的管输,可采用集肤效应电伴热(集肤电加热),防止管线降温和管道停输再启动。如:稠油、高凝油、燃料重油、煤焦油、蜡等的集输。
4、要求维持高温,温度高于100℃而低于150℃的输液管道,如硫磺必须加热l30~140℃时,才能变成液态,易于输送。
5、要求等温伴热的管线,如管线距离较长,起输温度不易太高的介质输送。
6、间歇输送的高凝点介质或粘稠介质,如:码头燃料油间歇装车、船,管线不用扫线,可直接再启动等。

 

管道集肤效应电伴热(集肤电加热)安装实景


六、集肤效应电伴热(集肤电加热)对输油工艺的影响
用电加热取代蒸汽伴热乃至取代加热炉加热,可以使很长的管线实现均匀的外伴随加热,并能准确地控制油温。这种加热保温方式将对输油工艺带来如下影响。
1、取消反输工艺及设施
当管线停止正输时,可以使油品静止在管道中,用电热保温,以便再输时可直接起动。如果停输时间很长,可先不必通入电热保温而任其冷却乃至凝固,待起输前通电加热至输油温度再重新起动。对于反复停输的管道,这可以节省反输的大量动力消耗、设备损耗,取消了反复的所有设施,从而降低建设费用和运行费用。
2、泵站不必考虑双电源,可以降低负荷等级
由于即使油品在管道中凝固也不要紧,所有泵站输配电的设计可不必考虑双电源,降低负荷等级,从而简化了设计,降低了建设和运行费用。
3、理想的清蜡措施
伴随电加热首先加热的是输油管本身,又由输油管自外向内将热传导给油品,它本身就可以成为一种理想的清蜡措施。由于即使油品凝固了也能重新加热起来,因此不必担心因事故引起管道的停输、堵塞。从而可以较从容地处理事故。
4、延长管道的允许停输时间
对于需要反输的管道,允许的停输时间越长,反输的时间也就越少,从而大大减少反输的动力消耗和设备损耗。一条管线的敷设环境各异,在穿越河流和山区、沼泽地敷设及其它的某些局部管段,管道散热量大,允许停输时间相对短,从而限制了整个管线的允许停输时间。如果在这些局部地段配上电热,在管道停输时通电保温,延长这些地段的允许停输时间,从而就延长了整条管线的允许停输时间。同节省下的反输动力消耗相比,上述局部地段电加热保温所消耗的动力是很少的,显然有经济意义。
5、泵站站内管线电热化
目前泵站站内管线的蒸汽伴热或热水伴热的设计,在一定程度上存在着盲目性。在实际运行中,有许多时间是未必需要伴热的,因加热效率很低,用于伴热的热水炉也不是利用余热。目前的水处理措施仍然不能有效地解决伴热水管的腐蚀问题,因此寿命是低的。若果采用电伴热,便可以按照实际运行最经济的方式灵活地控制,大大提高加热效率。目前的情况,泵站生活区取暖用热水炉,取消热水炉,尚需设法解决另外的取暖方式。而对于人烟稀少低于的泵站,电加热取代热水炉伴热就更为方便,更有利于自动化。

 

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