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防爆电伴热带和蒸汽伴热在管道伴热领域中的优劣对比

点击次数:2683次    时间:2015-06-10    分享:

    防爆电伴热带作为一种有效的管道伴热及管线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的热量,通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失,以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。过去的40年里,可以说在绝大多数火电厂中,蒸汽伴热始终是一种主要的伴热保温方式。其工作原理是通过蒸汽伴热管道散热以补充被保温管道的热损失。由于蒸汽的散热量不易控制,其保温效率始终处于一个较低的水平。而且,由于电厂中需要伴热的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道伴热保温上花费大量的人力、物力来确保电厂的冬季运行安全。

    将时间倒回20世纪70年代,美国能源行业开始提出用防爆电伴热带来替代蒸汽伴热的设想。自此70年代末80年代初,包括能源业在内的很多部门已广泛推广了防爆电热带技术,以电伴热带全面代替蒸汽伴热。电伴热技术至今,已由传统的恒功率伴热发展到以导电塑料为核心的新型耐腐防爆电伴热。

    电伴热技术在火电厂的保温防冻应用中,以其具有发热效率高、安装简便、质量可靠及使用寿命长的优势得到很高的评价与认可度。但采用防爆电伴热带技术的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防爆电伴热带技术的主要障碍之一。从经济投资性的角度上进行分析计算,一次性投资安装电伴热带,价格较贵,但是从长远使用时间、运营成本以及环境保护、能源节约的角度上看,电伴热带却比单纯的蒸汽伴热要便宜的多。

大家可以从如下数据中得出一系列的结论(以1000米需伴热管线为例)

投资比较

   蒸汽伴热方案

  伴热管道:按工艺要求选用1根DN20伴热钢管,管线全长1000 m总重量2.27t(DN20,2.27KG/m),单价为5000元/t,则材料费为5000×2.27=11 350元;安装费用(包括安装材料和人工工资)为7850元。

 供汽管道:选用DN100供气管道,全长1000M.则材料费用为102180元,安装费用(包括安装材料和人工工资)为40423元。

    供汽管道保温:选用50mm厚岩棉,外保护层为镀锌铁皮,全长1000m.经估算,材料费用为20250元,安装费用为44200元。

 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。

 电伴热方案

 电伴热带 :防爆电伴热带,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,则材料费用为1000×133=133000元;安装费用(主要是人工工资),按每m3元,为1000×3=3000元

 供电配电系统:包括配电室、输电线路等材料费用为157000元。安装费用为6810元.

 运行费用比较

蒸汽伴热方案

 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,运行日为100天,全年耗汽费用为0.3×100×24×50=36000元

 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

  耗电量

    广泛的电伴热带每米用电量为33W.管道全长为1000m,每小时用电量为1000×33/1000=33kW.h.当管道温度达到维持温度上限时,电伴热带的发热量将逐渐减少,输出功率亦随之下降,从而电伴热的耗电量一般为额定功率的60%;厂用电价按0.20元/kW.h计,运行日为100天(2400小时),则每年正常耗电费用为:(33×2400) ×0.20×60% =9504元

维修费用

 电伴热带,几乎不需要维修,按规定每年只需要摇表测绝缘即可,这里10000元/年估算。

    从数据中完全可以得出结论,蒸汽伴热方案投资是电伴热方案的80%,但运行费用是电伴热的4倍。两方案的产出效果相同,都可达到仪表管线的保温防冻要求,因此可以通过对两方案年费用的比较进行分析(取蒸汽伴热的经济寿命为10a,电伴热的经济寿命为12a),根据计算:

  蒸汽伴热方案的年费用为:

  年折旧费用+年运行费用=228803/10+78000=100880.3元

  电伴热方案的年费用为:

  年折旧费用+年运行费用=299810/12+19504=44488.2元

  由年费用 小判断准则可知,电伴热方案的年费用大约是蒸汽伴热方案年费用的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行比较。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,用电伴热方案的成本节约来回收多花的投资,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的差额部分。

  效益分析

    耐腐防爆电伴热是一种全方位,立体式的防冻、保温方式,而蒸汽伴热却只能利用一部分热能,大量热能由高品位变为低品位,无法利用,白白损耗掉了,经国外的专业伴热产品企业测算,电伴热与蒸汽伴热的耗能之比为1:5.8 。此外由于电伴热带使用采用洁净能源,使用过程中不产生任何的工业有毒有害物质,也没有有工业三废,并且还可以有效地杜绝跑、冒、滴、漏现象,是改善生产环境的好方式,轻松改善周遭环境。

 由此以上经济数据分析即可得出结论,采用防爆电热带技术作为管道伴热的手段。虽然一次性投资较高,但其低廉的运行费用却是很大的优势,经济效益显著。而且,从国内已经采用电伴热系统的火电厂的运行情况看,电伴热已经达到了预期效果。可以预见在电力化工等行业的保温应用中,防爆电伴热带取代蒸汽伴热将成为必然的趋势。

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