一種小口徑計(jì)量系統(tǒng)伴熱的探討

（新疆天業(yè)研究院，石河子市，832000） 陳 鑫

1 小口徑管線在我廠生產(chǎn)的應(yīng)用

我公司是一家活性鈣碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)。在活性鈣生產(chǎn)中使用硬脂酸作為表面活性劑使用。作為活性劑每噸生產(chǎn)用量少，每噸使用量大約在20～40Kg，這就要求生產(chǎn)中計(jì)量控制精度高,在每小時(shí)產(chǎn)量3噸流量是60～120Kg/h。在現(xiàn)場(chǎng)硬脂酸計(jì)量系統(tǒng)有以下部分組成：使用油浴電加熱的硬脂酸熔融罐，小型高溫齒輪泵輸送熔融硬脂酸，流量計(jì)使用高溫小口徑質(zhì)量流量計(jì)，在輸送管道上使用直徑10mm，壁厚為1mm 的不銹鋼管道，總長(zhǎng)約11m 管線，管線溫度控制每2m設(shè)置溫度傳感器，管線及設(shè)備設(shè)計(jì)有保溫及伴熱。

首先介紹一下硬脂酸這種物料的特性特點(diǎn)：硬脂酸，即十八烷酸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3(CH2)16COOH，性狀：白色蠟狀透明固體或微黃色蠟狀固體。能分散成粉末，微帶牛油氣味。相對(duì)密度（g/mL，20/4℃）：0.9 408，熔點(diǎn)：67～69℃，沸點(diǎn)（常壓）：183～184℃，帶有光澤或含是晶粒的白色蠟狀固體。本品無(wú)毒，用內(nèi)襯塑料袋的編織袋或紙箱包裝，每袋（或每箱）凈重25kg。脂肪酸主要作為表面活性劑的基礎(chǔ)原料而得到廣泛應(yīng)用。

2 伴熱要求及施工

由于硬脂酸的物理特性，常溫下為固體，輸送計(jì)量時(shí)使用是液態(tài)，這時(shí)硬脂酸的溫度至少要達(dá)到70℃以上，為保證流動(dòng)性要求液體溫度在90℃以上，為防止氣化低于130℃。這就要求伴熱溫度要達(dá)到70℃以上。在設(shè)計(jì)中相關(guān)設(shè)備及管線使用電伴熱帶纏繞在管線和設(shè)備上，低溫時(shí)開(kāi)啟加熱，溫度高報(bào)時(shí)停止加熱。

現(xiàn)場(chǎng)使用高溫型自控溫加熱電纜施工，保溫使用巖棉包裹。管線上采用上下兩層平行鋪設(shè)，齒輪泵，流量計(jì)，閥門(mén)，管道過(guò)濾器及接頭管件，采用回旋式纏繞，整體控溫，每間隔2m的位置上安裝小型陶瓷封裝的PT100 熱電阻，整體電伴熱帶使用鋁箔自粘帶纏繞固定，保證貼合緊密，熱量傳遞可靠，整體固定牢靠。外層使用巖棉包裹，鐵絲固定外層使用玻璃絲布纏繞加固對(duì)支架固定點(diǎn)重點(diǎn)處理。

條件運(yùn)行，即不進(jìn)物料對(duì)設(shè)備經(jīng)行運(yùn)行條件模擬，伴熱運(yùn)行正常，最高溫度達(dá)到73℃，5 個(gè)溫度檢測(cè)均達(dá)到了70℃以上。加熱高限設(shè)定90℃，不能達(dá)到，運(yùn)行時(shí)保持運(yùn)行狀態(tài)。

整體調(diào)試，熔融罐中投入潤(rùn)滑油（代替硬脂酸）加熱至90℃，潤(rùn)滑油通過(guò)過(guò)濾器，自留過(guò)料管線至管道泵進(jìn)口，開(kāi)機(jī)齒輪泵，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，調(diào)整齒輪泵的轉(zhuǎn)速，在低流量運(yùn)行，系統(tǒng)計(jì)量正常，各測(cè)量電溫度顯示正常。改用硬脂酸測(cè)試，測(cè)試前對(duì)管道過(guò)濾器清理，拆除保溫，解開(kāi)伴熱帶才能露出過(guò)濾器，處理過(guò)濾網(wǎng)后恢復(fù)安裝。恢復(fù)電伴熱及保溫層。投料硬脂酸，溫度達(dá)到90℃后開(kāi)始運(yùn)行計(jì)量，運(yùn)行中，流量無(wú)顯示，測(cè)溫槍實(shí)測(cè)泵體溫度約60℃，不能達(dá)到溶解溫度凝固，調(diào)試終止。調(diào)試過(guò)程中管線溫度顯示開(kāi)始有跳動(dòng)，尤其是電伴熱運(yùn)行過(guò)程中，波動(dòng)比較明顯增加。

3 使用中存在的問(wèn)題分析和解決方案提出

硬脂酸投料時(shí)，齒輪泵開(kāi)機(jī)沒(méi)有流量顯示，測(cè)溫槍測(cè)量泵體溫度低于溶融溫度。原因分析：電伴熱加熱功率不足，對(duì)細(xì)管線加熱溫度可以達(dá)到70℃以上，對(duì)泵體加熱沒(méi)有達(dá)到，后續(xù)質(zhì)量流量計(jì)也是如此，原因可能是由于安裝外形不規(guī)則，導(dǎo)致電伴熱帶纏繞密度不足和支架的導(dǎo)熱性能造成局部溫度低，同時(shí)由于傳動(dòng)部分不能保溫，也造成了熱量的喪失。同時(shí)由于在冬季調(diào)試設(shè)備，環(huán)境溫度降至零下，溫度低也是一個(gè)客觀的因素。

電伴熱運(yùn)行中，管線溫度波動(dòng)明顯。原因分析：電伴熱帶敷設(shè)在管線表面，溫度測(cè)量元件也是敷設(shè)在管線表面，電伴熱帶使用220VAC電源，對(duì)溫度測(cè)量的電路產(chǎn)生了電磁干擾，造成溫度波動(dòng)。尤其是在對(duì)管線操作和清理過(guò)濾器時(shí)，拆裝保溫和電伴熱帶沒(méi)有按照規(guī)范施工，造成電伴熱帶表皮損傷時(shí)尤為突出。同時(shí)處理問(wèn)題時(shí)產(chǎn)生新的問(wèn)題，要么是加強(qiáng)絕緣，導(dǎo)熱性能下降，要么是將損壞的部分拆除，造成部分功率不足。

在對(duì)管件操作時(shí)，要關(guān)閉電伴熱電源，管線溫度下降，硬脂酸凝固在管線內(nèi)，清理過(guò)濾器時(shí)要將保溫和電伴熱帶拆除操作，否側(cè)無(wú)法清理。這就給清理過(guò)濾器造成了清理困難，同時(shí)清理完畢后恢復(fù)工作做不好會(huì)造成電加熱帶損壞，保溫失效的發(fā)生。

解決上述問(wèn)題，必須尋找一個(gè)滿足加熱功率高，不使用電加熱，方便維修維護(hù)的綜合方案。提出方案一：利用熔融罐的電加熱油浴中的導(dǎo)熱油作為熱源，使用循環(huán)泵循環(huán)，金屬繞性管作為伴熱管纏繞在管線及泵體，流量計(jì)殼體上，金屬繞性管分段安裝，維護(hù)單臺(tái)設(shè)備時(shí)只需中間接頭分解，即可以操作，完成后接頭恢復(fù)，不需要進(jìn)行電氣操作。方案二：使用蒸汽作為熱源，無(wú)縫管做伴熱管，齒輪泵頭，流量計(jì)制作伴熱套。在安裝位置高處作為進(jìn)蒸汽口，安裝的低處安裝疏水裝置，也可以實(shí)現(xiàn)。

兩個(gè)方案均解決了上述問(wèn)題，綜合考慮兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)：首先導(dǎo)熱油方案需要增加一臺(tái)循環(huán)泵，現(xiàn)有的電伴熱的電氣回路可以作為控制回路使用，不用做控制修改，導(dǎo)熱油的溫度由油浴油溫控制，不需要增加控制源，蒸汽方案則需要增加蒸汽控制閥和疏水閥，根據(jù)蒸汽的壓力和溫度控制調(diào)節(jié)，同時(shí)蒸汽供汽溫度有超過(guò)180℃的情況發(fā)生，直接使用有可能造成硬脂酸的氣化，必須要降溫使用；其二，蒸汽方案中有冷凝水的產(chǎn)生，排放冷凝水及冬天的防凍排水增加了額外操作，其三制作泵頭和流量計(jì)的伴熱夾套需要特殊制造。綜合兩個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)，采用循環(huán)導(dǎo)熱油方案。

4 循環(huán)導(dǎo)熱油實(shí)施

首先確定伴熱管線的口徑和長(zhǎng)度。金屬繞性管口徑選擇內(nèi)徑15mm，采用四根并行螺旋纏繞在直徑為10mm 的不銹鋼管線上。齒輪泵，管道過(guò)濾器，質(zhì)量流量計(jì)采用單根并行纏繞，總長(zhǎng)度60m，單根長(zhǎng)度3m，合計(jì)20根。循環(huán)泵的選擇：油浴設(shè)備上是DN25 的閥門(mén)，泵的進(jìn)口選擇DN25，出口選擇DN15，與伴熱管線一直。泵的控制使用原電伴熱的電氣回路，功率0.75KW。

現(xiàn)場(chǎng)施工，將原管線上的保溫及電伴熱帶全部拆除，對(duì)管線消漏處理。溫度測(cè)量探頭先做固定處理。固定好循環(huán)泵的位置，使用單根繞性管對(duì)管道過(guò)濾器，齒輪泵頭，質(zhì)量流量計(jì)做纏繞處理，對(duì)管線采用四根并行螺旋纏繞，分別對(duì)應(yīng)好首尾接頭最后根據(jù)首尾關(guān)系把所有伴熱管串聯(lián)到循環(huán)泵出口和油浴的回油口，油浴的出油口與循環(huán)泵進(jìn)口相連。

5 實(shí)施后的效果

改造完成后，投料運(yùn)行，一次投運(yùn)成功。使用熔融罐的導(dǎo)熱油循環(huán)，硬脂酸在罐內(nèi)溫度與管線溫度一直，流動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有溫差，不發(fā)生凝結(jié)。沒(méi)有直接使用電加熱，對(duì)溫度測(cè)量回路沒(méi)有電氣影響。設(shè)備清理過(guò)濾器時(shí)，只需要部分拆除管線即可完成，沒(méi)有增加額外的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了預(yù)期效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

小口徑管線和小口徑泵，流量計(jì)等在流體的精細(xì)計(jì)量中廣泛使用，對(duì)于高溫液體存在管道細(xì)熱量損失大，易凝結(jié)的問(wèn)題。對(duì)管道及管件保溫和伴熱提出了要求，由于小口徑管道的安裝和施工的特殊性，本文進(jìn)行一種易于施工和維修維護(hù)的實(shí)用性方案討論對(duì)比，最終經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)，得出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的導(dǎo)熱油加波紋管保溫伴熱方案。