伴热系统及外伴热管体系性能优化技术评述

《伴热系统及外伴热管体系性能优化技术评述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第２７卷第４期天然气工业储运与集输工程伴热系统及外伴热管体系性能优化技术评述１１１２戚学贵谭晓勇徐宏许林云（１．华东理工大学２．中国石化扬子石油化工股份有限公司）戚学贵等．伴热系统及外伴热管体系性能优化技术评述．天然气工业，２００７，２７（４）：１０８‐１１１．摘要伴热是抑制天然气水合物生成、油气结蜡和实现流体物料降黏储运的一种方法，其实质是通过外部热源（即伴热介质）提供热补偿从而控制物料的温度。简述了伴热技术在天然气工业等领域的应用，并根据国内外的研究发展状况，对伴热系统及外伴管体系性能优化技术进行了评述。首先对各种结构形式伴热系统的技术性能进行比较分析后发现，常用光滑外伴热管

2、系统存在传热热阻大和调控不便等缺点。然后进一步从传热优化和控制优化角度，对外伴热管伴热系统性能优化技术进行了讨论，剖析了优化效果。结果表明，采用导热胶泥和设置智能温控装置等措施从传热和控制两方面优化了外伴热管体系的伴热性能，产生了节能潜力。基于以上分析结果，预计蒸气外伴热管伴热在未来较长时期内仍将是油气田和石化领域的主要伴热系统之一。主题词天然气储运蒸气传热控制最优化节能伴热伴热是指采用外部热源来控制管道和设备内物于伴热。伴热介质和伴热结构形式的选用应综合考料温度的一种方法。目前，伴热已被广泛应用于油虑现场条件、要求各伴热系统的性能。笔者将讨论气行业和其他工业领域中，成为装置设备

3、和管线的并剖析各种结构形式伴热系统的技术特性。重要部分。伴热技术在天然气开采、集气和分配环１．内伴热管伴热［１］节的应用目的通常是抑制天然气水合物生成和油内伴热管伴热系统中，伴热管安装在管道（主气结蜡。天然气气藏开采阶段采取伴热可有效避免管）或设备内部。该体系传热和伴热性能有如下特［２，３］防喷器、井筒、采气树管柱水合物堵塞及蜡堵。点：①总传热系数与主管或设备内流体同伴热管外陆上天然气从井口输送到集气站的过程中，有时需壁间的传热系数有关；②伴热介质释放的热量全部［４，５］要伴热才能保证集气温度和正常生产。在海上用于补充物料的热损失，故热效率高。油气田群，油气通过海底管道混输时，同

4、样需要伴热伴热管安装在管道或设备内部与物料直接接［６］以防止油气结蜡影响正常输送。在西气东输工程触，因而有如下缺点：①伴热管管壁厚度要考虑腐蚀中，天然气在站场经调压阀节流后易生成水合物造和外压作用；②如果伴热管的对接焊缝不允许留在［７］成管道堵塞，也常依靠伴热来解决。管道内部，则弯管数量增多，工程量增加；③伴热管众多工业领域的伴热需求带动了各种伴热技术的变形问题应予重视，否则会引起伴热管胀裂事故；的研究发展和应用。笔者将对各类伴热系统进行技④不能用于储运腐蚀性物料的设备和管道。术比较分析，对外伴热管伴热系统的性能优化技术２．外伴热管伴热进行讨论，并对其应用前景进行展望。外伴热管伴

5、热系统的伴热管安装在主管或设备外部，它是目前国内外石化企业和油气田采用的主一、伴热系统种类与技术性能比较要伴热方式之一。该体系在传热和伴热性能上具有伴热系统按伴热介质可分为流体伴热和电伴热如下特点：①伴热过程中，伴热管放出的热量一部分两大类。前者是指采用各种载热流体进行伴热，包补充主管或设备内物料的热损失，另一部分通过保括热水、蒸气和其他热载体，（其中蒸气是应用最为温层散失到环境中，热效率较低；②适应范围广，一广泛的伴热介质），并可采用内伴热管、外伴热管和般操作温度在１７０℃以下的管道和设备都可采用；夹套等结构形式；电伴热是将电能转化为热能后用③可较方便地增加伴热管数，以提高伴热

6、效果。作者简介：戚学贵，１９７６年生，博士，副教授；２００３年毕业于中国科学技术大学，现从事传热与节能方面的科研教学工作。地址：（２００２３７）上海市华东理工大学机械与动力工程学院。电话：（０２１）６４２５２８４７，１３７６１４０７７５２。E‐mail：xg＿qi＠hotmail．com·１·储运与集输工程天然气工业２００７年４月相对内伴热管伴热而言，该方式具有如下优点：此还存在热负荷调节不方便、温度控制不准确、难以①伴热管与被伴热物料之间相互隔离，不受物料腐远程控制和自动化管理等问题。蚀，也不易引起物料过热，适用于对腐蚀性或热敏性历史上由于外伴热管施工方便、维护容易，且对物料的

7、伴热；②施工、生产管理及检修都较方便。于许多企业而言，蒸气、热水资源取用方便，因此被３．夹套伴热广泛采用。如何提高外伴热管系统的性能一直为人夹套伴热通过在主管或设备外安装夹套、使伴所关注。下面从传热优化和控制优化两方面对提高热介质在夹套内流通来实现伴热。对于管道而言，其伴热效果的措施进行评述。其结构形式类似套管换热器。对于设备而言，则有２．优化传热整体夹套、波纹型夹套、半管夹套和蜂窝夹套等多种（１）改善现场安装质量［８］形式。该系统热效率取决于夹套外部保温的完善传统施工方法通常是