當(dāng)前化工企業(yè)、電廠的鍋爐、除氧器、除鹽水箱等設(shè)備采用露天布置時, 相關(guān)的熱工自動化設(shè)備, 包括變送器、遠傳磁翻板液位計供應(yīng)等就地顯示儀表以及輸送、測量管道等,就會有一部份不可避免地需要在室外布置。在冬季有冰凍的地區(qū), 凡是測量蒸汽、水、燃油的儀表導(dǎo)壓管(如流體壓力、流量、液位的儀表管路以及分析儀表的低流速取樣管)必須采取防凍措施,方能保證熱工自動化設(shè)備的正常運行, 使儀表及其測量管道處于正常工作狀態(tài)。防凍措施的主要方式是伴熱保溫, 可分為蒸汽伴熱保溫和電伴熱保溫2種方式，比如伴熱型的遠傳磁翻板液位計供應(yīng)，其結(jié)構(gòu)形式就是主管設(shè)計有一個夾層，夾層中用來通過高溫蒸汽，以確保內(nèi)部測量的介質(zhì)不凝固、結(jié)冰?？偟恼f來，伴熱型的保溫系弘工作原理是通過伴熱媒體散發(fā)一定的熱量, 通過直接或間接的熱交換補充被伴熱管道及儀表的熱損失, 以達到升溫、保溫或防凍的目的。本文簡要地介紹了關(guān)于電伴熱技術(shù)的優(yōu)勢及實際應(yīng)用, 比較了自控溫電纜和高溫礦物絕緣電纜的特點, 根據(jù)火電廠熱工保溫對象的特點, 以濰坊電廠熱工儀表管道保溫方案為例, 分析了目前電伴熱系統(tǒng)在國內(nèi)火電廠熱工儀表管道保溫中的設(shè)計與應(yīng)用情況。現(xiàn)場投運效果顯示, 電伴熱系統(tǒng)在火電廠的保溫應(yīng)用中技術(shù)可靠、投資合理、運行穩(wěn)定。
目前,蒸汽伴熱和電伴熱在國內(nèi)電廠都有應(yīng)用,相對來說, 電伴熱在新建電廠的應(yīng)用更加廣泛。蒸汽伴熱的熱能是不穩(wěn)定的, 屬于不調(diào)解伴熱方式, 故溫度波動較大, 整個管路伴熱不均勻, 有造成被測介質(zhì)汽化的可能, 而且耗能較大[ 1] 。電伴熱克服了上述缺點, 它以電熱元件為熱源, 屬于較穩(wěn)定的熱源, 伴熱溫度可通過溫度控制器精確地控制, 整個管路加熱均勻, 不易造成汽化;僅當(dāng)需要提供熱量時才投入通電,能耗較低、施工簡便、維護量*少, 特別適用于變送器就地分散布置時的管路伴熱[ 2] 。山東濰坊電廠二期2 ×670 MW超臨界機組采用了德國BARTEC電伴熱保溫防凍技術(shù), 本文以此為例, 根據(jù)流體介質(zhì)溫度、儀表安裝位置、施工周期等方面的要求, 介紹目前電伴熱技術(shù)在火力發(fā)電廠中的設(shè)計與應(yīng)用。
1、伴熱電纜特性分析
自控溫電伴熱方案主要采用了自控溫電伴熱帶。自控溫電伴熱帶由導(dǎo)電塑料和2根平行母線加絕緣層、金屬屏蔽網(wǎng)及防腐外套構(gòu)成。其中由塑料加導(dǎo)電碳粒經(jīng)特殊加工而成的導(dǎo)電塑料是發(fā)熱核心。當(dāng)伴熱帶周圍溫度較低時, 導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子收縮, 碳粒連接形成電路使電流通過, 伴熱帶便開始發(fā)熱;當(dāng)溫度較高時, 導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子膨脹,碳粒逐漸分開, 導(dǎo)致電路中斷, 電阻上升, 伴熱帶自動減少功率輸出, 發(fā)熱量便降低。當(dāng)周圍溫度降低時, 塑料又恢復(fù)到微分子收縮狀態(tài), 碳粒相應(yīng)連接起來形成電路, 伴熱帶發(fā)熱功率又自動上升。由于整個溫度控制過程是由材料本身自動調(diào)節(jié)完成的, 其控制溫度不會過高或過低。自控溫電伴熱帶不需要溫控器即能自動有效地將伴熱溫度控制在一定范圍內(nèi)。該電伴熱帶具有發(fā)熱均勻、可以纏繞、不怕重疊、無局部過熱、可以任意剪切、施工簡單、安裝方便、)是說, 對電伴熱系統(tǒng), 其維持溫度為5℃, 但*高暴露溫度甚道溫度高于設(shè)定值時停掉伴熱系統(tǒng)電源。
2.3　施工安裝的特點
至可達540℃左右。理論上只有MI系統(tǒng)可用,但電廠的實際情況是, 在設(shè)計時熱控工程師只給出相關(guān)保溫箱的數(shù)量和導(dǎo)壓管的數(shù)量, 而不提供導(dǎo)壓管的長度。MI電伴熱帶必須由工廠制造, 無法在現(xiàn)場任意剪切。如等到導(dǎo)壓管安裝完畢, 再測量長度后交工廠制造、運輸, 則交貨期就會較長, 這對于安裝工期比較緊的電廠來說不太現(xiàn)實。因此, 在實際施工過程中采用了2種方法:對于中低溫管道的伴熱, 采用自調(diào)控電纜;對于高溫管道, 采用MI電纜。自調(diào)控電纜伴熱方案的安裝方法:在儀表管(直徑12 ～ 15 mm左右)外先包一層保溫材料(石棉繩、硅酸鹽等), 厚度約為10 ～ 15 mm, 再包上一層鋁皮, 以起到隔離部分熱量的作用;然后敷設(shè)自調(diào)控電伴熱線;*后上正式保溫層。整個系統(tǒng)保溫效果可以采用溫控器控制。該方案有效地解決了無法準確測定導(dǎo)壓管長度的現(xiàn)場問題, 控制方法簡單。該方法對靠近鍋爐的導(dǎo)壓管進口部分需要特別注意, 因為這時的蒸汽溫度是*高的, 需要增加內(nèi)層保溫的厚度以隔離更多的熱量來保證伴熱帶的外護套不被燙傷。該方案因能在現(xiàn)場根據(jù)管道實際長度的任意剪切制作, 安裝簡單, 方便施工與維護。
采用MI電纜伴熱方案的安裝方法是直接將MI伴熱帶敷設(shè)于導(dǎo)壓管的外表面, 再上外層保溫即可。這在理論上是較好的方法, 只需單層保溫、熱量計算準確、使用安全、壽命長并且能克服不利因素。但該方案除了不能現(xiàn)場制作、制造周期長外, 還有控制器等問題。MI為恒功率伴熱電纜, 每一回路均要采用一個溫控器;而且對于溫度為四五百攝氏度的高溫蒸汽, 普通的機械溫控器探頭無法承受, 使得控制器部分的投資較大。
3、結(jié)論
電伴熱不但適合用于蒸汽伴熱的各種場所, 而且能解決蒸汽伴熱難以解決的問題, 如長距離管道的伴熱、窄小空間的伴熱、無規(guī)則外形的設(shè)備(如閥門)伴熱以及無蒸汽熱源或邊遠地區(qū)管道和儀表的伴熱等。通過合理的設(shè)計, 能夠加快施工、減小投資。從濰坊電廠二期投運情況看, 電伴熱系統(tǒng)的保溫效果良好, 產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠, 達到了保溫防凍的目的, 保證了儀表的正常工作和電廠的安全有效運行。