当前化工企业、电厂的锅炉、除氧器、除盐水箱等设备采用露天布置时, 相关的热工自动化设备, 包括变送器、远传磁翻板液位计供应等就地显示仪表以及输送、测量管道等,就会有一部份不可避免地需要在室外布置。在冬季有冰冻的地区, 凡是测量蒸汽、水、燃油的仪表导压管(如流体压力、流量、液位的仪表管路以及分析仪表的低流速取样管)必须采取防冻措施,方能保证热工自动化设备的正常运行, 使仪表及其测量管道处于正常工作状态。防冻措施的主要方式是伴热保温, 可分为蒸汽伴热保温和电伴热保温2种方式，比如伴热型的远传磁翻板液位计供应，其结构形式就是主管设计有一个夹层，夹层中用来通过高温蒸汽，以确保内部测量的介质不凝固、结冰。总的说来，伴热型的保温系弘工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量, 通过直接或间接的热交换补充被伴热管道及仪表的热损失, 以达到升温、保温或防冻的目的。本文简要地介绍了关于电伴热技术的优势及实际应用, 比较了自控温电缆和高温矿物绝缘电缆的特点, 根据火电厂热工保温对象的特点, 以潍坊电厂热工仪表管道保温方案为例, 分析了目前电伴热系统在国内火电厂热工仪表管道保温中的设计与应用情况。现场投运效果显示, 电伴热系统在火电厂的保温应用中技术可靠、投资合理、运行稳定。
目前,蒸汽伴热和电伴热在国内电厂都有应用,相对来说, 电伴热在新建电厂的应用更加广泛。蒸汽伴热的热能是不稳定的, 属于不调解伴热方式, 故温度波动较大, 整个管路伴热不均匀, 有造成被测介质汽化的可能, 而且耗能较大[ 1] 。电伴热克服了上述缺点, 它以电热元件为热源, 属于较稳定的热源, 伴热温度可通过温度控制器精确地控制, 整个管路加热均匀, 不易造成汽化;仅当需要提供热量时才投入通电,能耗较低、施工简便、维护量极少, 特别适用于变送器就地分散布置时的管路伴热[ 2] 。山东潍坊电厂二期2 ×670 MW超临界机组采用了德国BARTEC电伴热保温防冻技术, 本文以此为例, 根据流体介质温度、仪表安装位置、施工周期等方面的要求, 介绍目前电伴热技术在火力发电厂中的设计与应用。
1、伴热电缆特性分析
自控温电伴热方案主要采用了自控温电伴热带。自控温电伴热带由导电塑料和2根平行母线加绝缘层、金属屏蔽网及防腐外套构成。其中由塑料加导电碳粒经特殊加工而成的导电塑料是发热核心。当伴热带周围温度较低时, 导电塑料产生微分子收缩, 碳粒连接形成电路使电流通过, 伴热带便开始发热;当温度较高时, 导电塑料产生微分子膨胀,碳粒逐渐分开, 导致电路中断, 电阻上升, 伴热带自动减少功率输出, 发热量便降低。当周围温度降低时, 塑料又恢复到微分子收缩状态, 碳粒相应连接起来形成电路, 伴热带发热功率又自动上升。由于整个温度控制过程是由材料本身自动调节完成的, 其控制温度不会过高或过低。自控温电伴热带不需要温控器即能自动有效地将伴热温度控制在一定范围内。该电伴热带具有发热均匀、可以缠绕、不怕重叠、无局部过热、可以任意剪切、施工简单、安装方便、)是说, 对电伴热系统, 其维持温度为5℃, 但最高暴露温度甚道温度高于设定值时停掉伴热系统电源。
2.3　施工安装的特点
至可达540℃左右。理论上只有MI系统可用,但电厂的实际情况是, 在设计时热控工程师只给出相关保温箱的数量和导压管的数量, 而不提供导压管的长度。MI电伴热带必须由工厂制造, 无法在现场任意剪切。如等到导压管安装完毕, 再测量长度后交工厂制造、运输, 则交货期就会较长, 这对于安装工期比较紧的电厂来说不太现实。因此, 在实际施工过程中采用了2种方法:对于中低温管道的伴热, 采用自调控电缆;对于高温管道, 采用MI电缆。自调控电缆伴热方案的安装方法:在仪表管(直径12 ～ 15 mm左右)外先包一层保温材料(石棉绳、硅酸盐等), 厚度约为10 ～ 15 mm, 再包上一层铝皮, 以起到隔离部分热量的作用;然后敷设自调控电伴热线;最后上正式保温层。整个系统保温效果可以采用温控器控制。该方案有效地解决了无法准确测定导压管长度的现场问题, 控制方法简单。该方法对靠近锅炉的导压管进口部分需要特别注意, 因为这时的蒸汽温度是最高的, 需要增加内层保温的厚度以隔离更多的热量来保证伴热带的外护套不被烫伤。该方案因能在现场根据管道实际长度的任意剪切制作, 安装简单, 方便施工与维护。
采用MI电缆伴热方案的安装方法是直接将MI伴热带敷设于导压管的外表面, 再上外层保温即可。这在理论上是较好的方法, 只需单层保温、热量计算准确、使用安全、寿命长并且能克服不利因素。但该方案除了不能现场制作、制造周期长外, 还有控制器等问题。MI为恒功率伴热电缆, 每一回路均要采用一个温控器;而且对于温度为四五百摄氏度的高温蒸汽, 普通的机械温控器探头无法承受, 使得控制器部分的投资较大。
3、结论
电伴热不但适合用于蒸汽伴热的各种场所, 而且能解决蒸汽伴热难以解决的问题, 如长距离管道的伴热、窄小空间的伴热、无规则外形的设备(如阀门)伴热以及无蒸汽热源或边远地区管道和仪表的伴热等。通过合理的设计, 能够加快施工、减小投资。从潍坊电厂二期投运情况看, 电伴热系统的保温效果良好, 产品性能稳定可靠, 达到了保温防冻的目的, 保证了仪表的正常工作和电厂的安全有效运行。