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(shí), 相關(guān)的熱工自動(dòng)化設(shè)備, 包括變送器、遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)供應(yīng)等就地顯示儀表以及輸送、測(cè)量管道等,就會(huì)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(cè)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(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行, 使儀表及其測(cè)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(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)供應(yīng)，其結(jié)構(gòu)形式就是主管設(shè)計(jì)有一個(gè)夾層，夾層中用來(lái)通過高溫蒸汽，以確保內(nèi)部測(cè)量的介質(zhì)不凝固、結(jié)冰。總的說(shuō)來(lái)，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(bǔ)充被伴熱管道及儀表的熱損失, 以達(dá)到升溫、保溫或防凍的目的。本文簡(jiǎn)要地介紹了關(guān)于電伴熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及實(shí)際應(yīng)用, 比較了自控溫電纜和高溫礦物絕緣電纜的特點(diǎn), 根據(jù)火電廠熱工保溫對(duì)象的特點(diǎn), 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(guó)內(nèi)火電廠熱工儀表管道保溫中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況。現(xiàn)場(chǎng)投運(yùn)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(yùn)行穩(wěn)定。
目前,蒸汽伴熱和電伴熱在國(guó)內(nèi)電廠都有應(yīng)用,相對(duì)來(lái)說(shuō), 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(dòng)較大, 整個(gè)管路伴熱不均勻, 有造成被測(cè)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(diǎn), 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(gè)管路加熱均勻, 不易造成汽化;僅當(dāng)需要提供熱量時(shí)才投入通電,能耗較低、施工簡(jiǎn)便、維護(hù)量*少, 特別適用于變送器就地分散布置時(shí)的管路伴熱[ 2] 。山東濰坊電廠二期2 ×670 MW超臨界機(jī)組采用了德國(guó)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(jì)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(shí), 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(shí), 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(dòng)減少功率輸出, 發(fā)熱量便降低。當(dāng)周圍溫度降低時(shí), 塑料又恢復(fù)到微分子收縮狀態(tài), 碳粒相應(yīng)連接起來(lái)形成電路, 伴熱帶發(fā)熱功率又自動(dòng)上升。由于整個(gè)溫度控制過程是由材料本身自動(dòng)調(diào)節(jié)完成的, 其控制溫度不會(huì)過高或過低。自控溫電伴熱帶不需要溫控器即能自動(dòng)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(wú)局部過熱、可以任意剪切、施工簡(jiǎn)單、安裝方便、)是說(shuō), 對(duì)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(shí)停掉伴熱系統(tǒng)電源。
2.3　施工安裝的特點(diǎn)
至可達(dá)540℃左右。理論上只有MI系統(tǒng)可用,但電廠的實(shí)際情況是, 在設(shè)計(jì)時(shí)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(zhǎng)度。MI電伴熱帶必須由工廠制造, 無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)任意剪切。如等到導(dǎo)壓管安裝完畢, 再測(cè)量長(zhǎng)度后交工廠制造、運(yùn)輸, 則交貨期就會(huì)較長(zhǎng), 這對(duì)于安裝工期比較緊的電廠來(lái)說(shuō)不太現(xiàn)實(shí)。因此, 在實(shí)際施工過程中采用了2種方法:對(duì)于中低溫管道的伴熱, 采用自調(diào)控電纜;對(duì)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(gè)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(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定導(dǎo)壓管長(zhǎng)度的現(xiàn)場(chǎng)問題, 控制方法簡(jiǎn)單。該方法對(duì)靠近鍋爐的導(dǎo)壓管進(jìn)口部分需要特別注意, 因?yàn)檫@時(shí)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(lái)保證伴熱帶的外護(hù)套不被燙傷。該方案因能在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)管道實(shí)際長(zhǎng)度的任意剪切制作, 安裝簡(jiǎn)單, 方便施工與維護(hù)。
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(jì)算準(zhǔn)確、使用安全、壽命長(zhǎng)并且能克服不利因素。但該方案除了不能現(xiàn)場(chǎng)制作、制造周期長(zhǎng)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(gè)溫控器;而且對(duì)于溫度為四五百攝氏度的高溫蒸汽, 普通的機(jī)械溫控器探頭無(wú)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(chǎng)所, 而且能解決蒸汽伴熱難以解決的問題, 如長(zhǎng)距離管道的伴熱、窄小空間的伴熱、無(wú)規(guī)則外形的設(shè)備(如閥門)伴熱以及無(wú)蒸汽熱源或邊遠(yuǎn)地區(qū)管道和儀表的伴熱等。通過合理的設(shè)計(jì), 能夠加快施工、減小投資。從濰坊電廠二期投運(yùn)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(dá)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(yùn)行。