摘 要:介绍了电伴热技术的优势,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。 关键词:热工仪表;电伴热;自控温伴热电缆;高温矿物绝缘电缆 0 引言 当电厂的锅炉、除氧器、除盐水箱等设备采用露天布置时,有关的热工自动化设备,包括变送器、就地仪表以及测量管道等,有一部份不可避免地将布置于室外。为了保证热工自动化设备的正常运行,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,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两种方式。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及仪表的热损失,以达到升温、保温或防冻的目的。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。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xx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。山东潍坊电厂二期2 ×670MW超临界机组采用了进口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、不需要日常维护。运行费用低、{zg}耐温可达250℃等优点。高温流体管道的伴热采用Mineral Insulation(MI)伴热电缆。MI伴热电缆属于恒功率电热带,俗称矿物绝缘电缆,使用合金护层,中间是紧密氧化镁绝缘层,内层是固体合金或铜导线,这种高含量的镍/铬合金非常适合高温条件,{zg}耐温达593℃,其单位长度的发热量恒定,且不因外界环境、保温材料的变化而变化,通常只因温度传感器设放位置的不同而变化。恒功率电热带的通断由温控器控制,能较准确地控制介质的温度。但由于温控器检测的是某一点的温度,不能准确反映整条被伴热管道的温度情况,因而具有一定局限性。自控温伴热电缆由供方整卷供货,现场剪切。MI矿物绝缘耐高温伴热电缆不能剪切,每根的具体长度要到现场进行确认后生产。 2 电厂保温伴热对象分析 2. 1 仪表就地位置的特点 潍坊电厂二期工程锅炉为2 090 t/h超临界参数变压直流锅炉,运转层标高为13. 7m,大板梁底标高86. 7m。需要保温的主要是布置在锅炉运转层以上各层平台仪表以及在厂房外露天布置的就地仪表和变送器,共有100余个,表1中列举了部分保温变送器的安装位置和伴热电缆类型。变送器安装在就地保温箱内, 1 个保温箱内有多个变送器( 6 ～8个) ;磁翻板液位计就地安装。仪表导压管用于连接设备本体和变送器,导压管长度不等,从几米到几十米,以10～30m最多。由于保温箱很分散,而且很多导压管安装在锅炉岛的上部,如果采用低压蒸汽伴热就会给施工和维护带来困难。相对于蒸汽伴热,电伴热具有施工灵活、安装简单、操作方便、基本不用维护等优势。因此,从施工和维护角度来看,电伴热方案应为{sx}方案。 2. 2 仪表测量介质温度的特点 根据电厂工艺过程的特点,仪表管道内介质可按高、中、低温3种情况考虑。高温介质主要包括过热蒸汽、再热蒸汽、省煤器进口给水及过热器减温水等;中温介质主要包括凝结水、除氧水等;低温介质为常温的水。锅炉补给水车间、工业废水处理车间、含煤废水处理车间的热工仪表管道均采用了低温自调控伴热电缆。根据不同仪表管内的流体温度范围采用不同的伴热带产品,既能满足保温要求,又可降低工程造价。所以,高温介质(温度> 200℃)的测量管道采用MI电伴热带,中温(65℃～200℃)和低温({zg}承受温度为65℃)的测量管道采用自控温电伴热带。自控温伴热电缆采用环境温控器,定值可调,伴热管道温度靠伴热电缆自控温功能来控制,当环境温度低于设定值时启动伴热系统电源,当环境温度高于设定值时停掉伴热系统电源。MI矿物绝缘耐高温伴热电缆需要检测管道温度,管道维持温度定值可调,当管道温度低于设定值时启动伴热系统电源,当管大部分高温仪表管道安装在锅炉岛上,介质为蒸汽。导压管内蒸汽正常情况下是不流动的,但有时会排污,需要蒸汽扫线,通常需1～2min。也就是说,对电伴热系统,其维持温度为5℃,但{zg}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M I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12～15mm左右)外先包一层保温材料(石棉绳、硅酸盐等) ,厚度约为10～15mm,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;{zh1}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{zg}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xx。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。 表1 保温箱仪表配置表 伴热设备编号变送器/仪表名称变送器/仪表类型伴热电缆类型保温箱/仪表的布置位置 #04保温箱 PT1301 炉水回收泵出口母管压力 压力变送器 中温自控温伴热电缆 LT1301 大气扩容器集水箱水位 差压变送器 中温自控温伴热电缆 LT1302 大气扩容器集水箱水位 差压变送器 中温自控温伴热电缆 PT1204 大气扩容器疏水压力 压力变送器 M I耐高温伴热电缆 锅炉0m层 #07保温箱 LT1202A 汽水分离器A水位1 差压变送器 M I耐高温伴热电缆 LT1203A 汽水分离器A水位2 差压变送器 M I耐高温伴热电缆 LT1202B 汽水分离器B水位1 差压变送器 M I耐高温伴热电缆 LT1203B 汽水分离器B水位2 差压变送器 M I耐高温伴热电缆 锅炉42. 4m层 LT5901A #1除盐水箱液位1 磁翻板液位计 低温自控温伴热电缆 LT5901D #1除盐水箱液位2 磁翻板液位计 低温自控温伴热电缆 LT5901B #2除盐水箱液位1 磁翻板液位计 低温自控温伴热电缆 LT5901E #2除盐水箱液位2 磁翻板液位计 低温自控温伴热电缆 锅炉补给水车 间外露天布置 |
