电伴热与蒸汽伴热比较.docx

随着科学技术日益进步，管道与生产设备伴热产品要求已趋向高效益，低投资，节能和智能化开展。

蒸汽和热水是目前广泛应用伴热工艺，但随着燃油价格攀升、维修本钱提升、高智能化要求，电伴热系统将会是取代传统蒸汽，热油或电加热开展方向。

蒸汽/热水 电伴热系统比较
蒸汽/热水：
n 蒸汽或热水流量调节时间慢，控制精度低，因此不能随意安装在控温要求较严工艺管线或设备上。

n 生产蒸汽需投资安装锅炉、伴管、附件、控制元件、水质检测等设备,在小工程里，投资比例太大，施工和维修费用也较高、安装时间太长.

n 日常维护保养工作量比较大。

n 管道经常产生“滴漏、跑冒，排放〞等污染环境现象.
需经常补充标准水量.
电伴热系统：
n 通过温控系统，严格跟踪，来到达所需热量.在一些对控温要求较严生产工艺里，电伴热不只能节能还能确保工艺要求.

n 通过准确设计，电伴热系统前期投资比较低，系统设计所需时间较小、改动灵活、施工简单、周期短、维护方便和维修费用较低。

n 日常维护保养工作量很小.

n 环境污染比较少，无需补充水量，这在无水或水质差区域更能显示其优点.

电伴热系统与蒸汽/热水加热工艺比较

n 蒸汽或热水伴管与工艺管线之间只是有线接触，因传统安装条件局限，换热效率低于50%.

n 液体传送，热能损耗大，尤其是如被加热设备离开热源较远，那么沿线热损和泄漏更明显.
n
电伴热电缆呈扁平状，通过热损计算和安装附件，可形成较宽热交换，换热效率可达95%.

n 伴热电缆只铺设在被加热设备上，并通过普通电缆连接到附近电源箱，所以热损耗不大.
n
电缆伴热与传统电加热方式比较
一. 电加热设备所使用电量通常都高于电缆加热产品数倍。 设备一般都不能应用于防爆区域。

二. 传统电加热器在小面积 上高度集中在该设备上加热。

三. 因技术限制，其寿命不长，一般不超过五年。

n 电缆伴热产品耗电量低，安装简单，控制精度高，可应用于防爆，防腐区域或严酷环境。

n 电伴热产品能大面积并可匀加热管道里外、罐体或其它需加热设备上。通过连接，管道大小和长度均不限。

n 如设计准确，艾默生集团旗下尼尔森电伴热使用寿命一般超过二十年。目前有工程已经平安，无故障使用了30年。

火电厂：
伴热作为一种有效管道保温及防冻方案在火电厂中一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定热量，通过直接或间接热交换补充被伴热管道热损失，以到达升温、保温或防冻正常工作要求。过去很长一段时间内,在绝大多数火电厂中，蒸汽伴热始终是一种主要保温方式。其工作原理是通过蒸汽伴热管道散热以补充被保温管道热损失。由于蒸汽散热量不易控制，其保温效率始终处于一个较低水平。而且，由于电厂中需要伴热管道一般以仪表管线、工艺管线及化学管线为主，这些管线比较复杂，铺设蒸汽伴热管道十分不便。另外，在冬季运行时，蒸汽伴热管道经常会出现"跑、冒、滴、漏"现象，每年冬季电厂维修部门都不得不在管线保温上花费大量人力、物力来确保电厂冬季运行平安。
20世纪70年代，美国能源行业就提出用电伴热方案来替代蒸汽伴热设想。70年代末80年代初，包括能源业在内很多工业部门已广泛推广了电伴热技术，以电伴热全面代替蒸汽伴热。电伴热技术开展至今，已由传统恒功率伴热开展到以导电塑料为核心自控温电伴热。
1 自控温电伴热原理及应用
　　自控温电伴热方案主要通过自控温电伴热线完成。自控温电伴热线由导电塑料和2根平行母线加绝缘层、金属屏蔽网、防腐外套构成。其中由塑料加导电碳粒经特殊加工而成导电塑料是发热核心。当伴热线周围温度较低时，导电塑料产生微分子收缩，碳粒连接形成电路使电流通过，伴热线便开场发热；而温度较高时，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，伴热线自动减少功率输出，发热量便降低。当周围温度变冷时，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，伴热线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，其控制温度不会过高也不会过低。因此电伴热所具有良好特性是其他伴热系统所无法比较。自控温电伴热系统应用于工业管道保温和防冻过程，针对发电厂伴热特殊技术要求，自控温电伴热系统能够准确、方便地起到保温、防冻作用，为电厂冬季良好运行提供有力保障。由于电伴热相对于传统蒸汽伴热具有明显优势，因而在美国及欧洲得到了广泛应用，目前，在兴旺国家电厂中已经很难找到蒸汽伴热管道了。电伴热方案最早进入中国电力市场是在1986年，在一些世行或亚行贷款发电厂如:江苏镇江发电厂已较早地采用了美国艾默生集团旗下尼尔森〔NELSON〕公司自控温伴热技术。目前，一些较为现代化发电厂如山东华能电厂、浙江萧山电厂、等都已采用了自控温电伴热系统。
2 蒸汽伴热与电伴热方案比较
　　电伴热技术在保温防冻应用中。具有发热效率高、安装简便、质量可靠及使用寿命长(通常为20年)等优势。但采用自控温电伴热技术一次性投资较蒸汽伴热方案高，这是目前我国电厂尚未普遍采用电伴热技术主要障碍之一。本文着重从经济效益和社会效益2方面以火电厂1000m长仪表管线防冻伴热〔维持温度为5-10摄氏度〕采用蒸汽伴热和电伴热方案为例进展比较。
2．1投资比较
2．1．1蒸汽伴热方案
(1) 伴热管道:按工艺要求选用1根DN20伴热钢管,管线全长1 000 m总重量2.27t(DN20, /m),单价为5 000元/t,那么材料费为5 000×2.27=11 350元；安装费用〔包括安装材料和人工工资〕为7 850元。
(2) 供汽管道:选用DN100 供气管道,全长1000M。那么材料费用为102 180元，安装费用〔包括安装材料和人工工资〕为40 423元。
(3) 供汽管道保温:选用50mm厚岩棉,外保护层为镀锌铁皮,全长1 000m。经估算，材料费用为20 250元，安装费用为44 200元。
(4) 供水和疏水系统:包括蒸汽供汽阀门、伴热管给汽阀、疏水器切断阀、疏水器及疏水器检查阀等费用为2550元。
2．1．2电伴热方案
(1) 电伴热线 :自控温电伴热线,电压220V ,伴热温度为5摄氏度，价格为人民币133元/m。全长1000米，那么材料费用为1000×133＝133 000元；安装费用(主要是人工工资),按每m 3元计算,为1000×3=3 000元
(2) 供电配电系统:包括配电室、输电线路等材料费用为157 000元。安装费用为6 810元
　　综合以上数据,得到投资估算表(见表1)
　　表1 投资估算 单位:元
费用工程
主材料费
安装费
合计
蒸汽伴热方案
(1)伴热管道
11350
7850
19200
(2)供汽管道
102180
40423
142603
(3)供汽管道保温
20250
44200
64450
(4)供汽和疏水系统
2550
2550
合计
228803
电伴热方案
(1)电伴热线
133000
3000
136000
(2)供电、配电系统
157000
6810
163810
合计
299810
两方案总投资比例：蒸汽伴热:电伴热=1:1.31

2.2 运行费用比较
蒸汽伴热方案
(1) 管道伴热耗汽费用:仪表管道伴热耗热量及供汽管道自耗汽量为0.30t/h,每吨蒸汽按50元计算,运行日为100天,全年耗汽费用为0.3×100×24×50=36 000元
(2) 伴热管道维护费用包括巡线检查、检修更新及各项维护费用，每年大约为42 000元
电伴热方案
(1) 耗电量
　　应用最广泛自控电伴热线每米用电量为33W。管道全长为1000m,每小时用电量为1000×33/1000=33 kW.h。当管道温度到达维持温度上限时，电伴热发热量将逐渐减少，输出功率亦随之下降，从而电伴热耗电量一般为额定功率60％；厂用电价按0.20元/kW.h计,运行日为100天(2400小时),那么每年正常耗电费用为:〔33×2400) ×0.20×60% =9504元
(2) 维修费用
　　自控温电伴热,几乎不需要维修,按规定每年只需要摇表测绝缘即可,这里按10000元/年估算。经以上分项估算，两方案运行费用估算见表二
表二 操作费用估算 单位：元
费用工程
蒸汽伴热方案
电伴热方案
伴热能耗
36000
9504
检修维护费用
42000
10000
合计
78000
19504
两方案比例 4 : 1
2． 3经济效益分析
　　由表1和表2可知，蒸汽伴热方案投资是电伴热方案80％，但运行费用是电伴热4倍。两方案产出效果一样，都可到达仪表管线保温防冻要求，因此可以通过对两方案年费用比较进展分析〔取蒸汽伴热经济寿命为10a，电伴热经济寿命为12a〕,根据计算:
　　蒸汽伴热方案年费用为:

　　电伴热方案年费用为:

　　由年费用最小判断准那么可知,电伴热方案年费用大约是蒸汽伴热方案年费用2/5,明显优于蒸汽伴热方案。
　　还可从动态追加投资回收期角度进展比较。电伴热方案一次性投资费用较大，但其每年运行费用远远小于蒸汽伴热方案，用电伴热方案本钱节约来回收多花投资，所需期限即为追加投资回收期。根据相关公式计算,1.4年即可收回两方案投资差额局部。
2．4社会效益分析
　　自控温电伴热因本身根据感应管壁〔介质〕温度而自调发热量，是一种节能措施。蒸汽伴热只能利用一局部热能，大量热能由高品位变为低品位，无法利用，白白损耗掉了，经国外专业伴热产品公司测算，电伴热与蒸汽伴热耗能之比为1:5.8 。另外，由于自控电伴热可以有效地杜绝跑、冒、滴、漏现象，还可改善企业生产环境。
3．结论
　　由以上技术经济分析可知，采用自控温电伴热虽然一次性投资较高，但运行费用却有较大降低，经济效益非常显著。而且，从国内目前已经采用电伴热系统火电厂运行情况看，电伴热已经到达了预期效果。可以预见在电力行业保温应用中，电伴热取代蒸汽伴热将成为必然趋势。目前市场中电伴热产品主要可分为国产及进口2种。国产电伴热线具有相对价格优势，一次性投入相对较低，其缺乏之处为相当一局部国产电伴热线仍采用落后恒功率伴热技术，在使用过程中会浪费大量能源；另外，其工作效率、平安性及使用寿命〔某些产品寿命仅为1－2a〕尚需改良。进口自控温电伴热线具有快速启动、温度均匀、安装简便及使用寿命长等技术优势。在进口电伴热产品中，在国内应用最广泛为美国艾默生集团旗下尼尔森〔NELSON〕公司自控温电伴热线。目前大局部外资电厂伴热系统均为尼尔森公司所设计并提供。