摘要：在技術(shù)性能上介紹了電伴熱的技術(shù)優(yōu)勢及蒸汽伴熱方案的缺陷，并就某火力發(fā)電廠(chǎng)1000 m長(cháng)鍋爐儀表管道保溫采用電伴熱和蒸汽伴熱方式，進(jìn)行了技術(shù)，進(jìn)而得出結論：在發(fā)電廠(chǎng)的保溫中電伴熱方案在技術(shù)上性能優(yōu)越，在經(jīng)濟上投資合理，效益顯著(zhù)。

　　關(guān)鍵詞：伴熱 火電廠(chǎng) 自控溫電伴熱

　　概述

　　伴熱作為一種有效的管道保溫及防凍方案在火電廠(chǎng)中一直被廣泛應用。其工作原理是通過(guò)伴熱媒體散發(fā)一定的熱量，通過(guò)直接或間接的熱交換補充被伴熱管道的熱損失，以達到升溫、保溫或防凍的正常工作要求。過(guò)去很長(cháng)一段時(shí)間內，在絕大多數火電廠(chǎng)中，蒸汽伴熱始終是一種主要的保溫方式。其工作原理是通過(guò)蒸汽伴熱管道散熱以補充被保溫管道的熱損失。由于蒸汽的散熱量不易控制，其保溫效率始終處于一個(gè)較低的水平。而且，由于電廠(chǎng)中需要伴熱的管道一般以?xún)x表管線(xiàn)、工藝管線(xiàn)及化學(xué)管線(xiàn)為主，這些管線(xiàn)比較復雜，鋪設蒸汽伴熱管道十分不便。另外，在冬季運行時(shí)，蒸汽伴熱管道經(jīng)常會(huì )出現“跑、冒、滴、漏”現象，每年冬季電廠(chǎng)維修部門(mén)都不得不在管線(xiàn)保溫上花費大量的人力、物力來(lái)確保電廠(chǎng)的冬季運行安全。

　　20世紀70年代，美國能源行業(yè)就提出用電伴熱方案來(lái)替代蒸汽伴熱的設想。70年代末80年代初，包括能源業(yè)在內的很多部門(mén)已廣泛推廣了電伴熱技術(shù)，以電伴熱全面代替蒸汽伴熱。電伴熱技術(shù)至今，已由傳統的恒功率伴熱發(fā)展到以導電塑料為核心的自控溫電伴熱。

　　1、自控溫電伴熱原理及應用

　　自控溫電伴熱方案主要通過(guò)自控溫電伴熱線(xiàn)完成。自控溫電伴熱線(xiàn)由導電塑料和2根平行母線(xiàn)加絕緣層、金屬屏蔽網(wǎng)、防腐外套構成。其中由塑料加導電碳粒經(jīng)特殊加工而成的導電塑料是發(fā)熱核心。當伴熱線(xiàn)周?chē)鷾囟容^低時(shí)，導電塑料產(chǎn)生微分子收縮，碳粒連接形成電路使電流通過(guò)，伴熱線(xiàn)便開(kāi)始發(fā)熱；而溫度較高時(shí)，導電塑料產(chǎn)生微分子膨脹，碳粒逐漸分開(kāi)，導致電路中斷，電阻上升，伴熱線(xiàn)自動(dòng)減少功率輸出，發(fā)熱量便降低。當周?chē)鷾囟茸兝鋾r(shí)，塑料又恢復到微分子收縮狀態(tài)，碳粒相應連接起來(lái)形成電路，伴熱線(xiàn)發(fā)熱功率又自動(dòng)上升。由于整個(gè)溫度控制過(guò)程是由材料本身自動(dòng)調節完成的，其控制溫度不會(huì )過(guò)高也不會(huì )過(guò)低。因此電伴熱所具有的良好特性是其他伴熱系統所無(wú)法比擬的。自控溫電伴熱系統應用于工業(yè)管道保溫和防凍過(guò)程，針對發(fā)電廠(chǎng)伴熱的特殊技術(shù)要求，自控溫電伴熱系統能夠準確、方便地起到保溫、防凍的作用，為電廠(chǎng)冬季的良好運行提供有力保障。由于電伴熱相對于傳統的蒸汽伴熱具有明顯的優(yōu)勢，因而在美國及歐洲得到了廣泛應用，，在發(fā)達國家的電廠(chǎng)中已經(jīng)很難找到蒸汽伴熱管道了。電伴熱方案最早進(jìn)入電力市場(chǎng)是在1986年，在一些世行或亞行貸款的發(fā)電廠(chǎng)如山東石橫電廠(chǎng)已較早地采用了美國瑞侃（RAYCHEM）公司的自控溫伴熱技術(shù)。目前，一些較為化的發(fā)電廠(chǎng)如河北三河電廠(chǎng)、大連華能電廠(chǎng)、以及正在建設中的山西陽(yáng)城電廠(chǎng)、天津盤(pán)山電廠(chǎng)、山東菏澤、聊城電廠(chǎng)等都已采用了自控溫電伴熱系統。

　　2、蒸汽伴熱與電伴熱方案的比較

　　電伴熱技術(shù)在火電廠(chǎng)的保溫防凍應用中。具有發(fā)熱效率高、安裝簡(jiǎn)便、質(zhì)量可靠及使用壽命長(cháng)（通常為20a）等優(yōu)勢。但采用自控溫電伴熱技術(shù)的一次性投資較蒸汽伴熱方案高，這是目前我國電廠(chǎng)尚未普遍采用電伴熱技術(shù)的主要障礙之一。本文著(zhù)重從經(jīng)濟效益和效益2方面以火電廠(chǎng)1000m長(cháng)儀表管線(xiàn)防凍伴熱（維持溫度為5-10攝氏度）采用蒸汽伴熱和電伴熱方案為例進(jìn)行比較。

　　2.1投資比較

　　2.1.1蒸汽伴熱方案

　�。�1） 伴熱管道：按工藝要求選用1根DN20伴熱鋼管，管線(xiàn)全長(cháng)1 000 m總重量2.27t（DN20，2.27KG/m），單價(jià)為5000元/t，則材料費為5000×2.27=11 350元；安裝費用（包括安裝材料和人工工資）為7 850元。

　�。�2） 供汽管道：選用DN100供氣管道，全長(cháng)1000M.則材料費用為102180元，安裝費用（包括安裝材料和人工工資）為40423元。

　�。�3） 供汽管道保溫：選用50mm厚巖棉，外保護層為鍍鋅鐵皮，全長(cháng)1000m.經(jīng)估算，材料費用為20250元，安裝費用為44200元。

　�。�4） 供水和疏水系統：包括蒸汽供汽閥門(mén)、伴熱管給汽閥、疏水器切斷閥、疏水器及疏水器檢查閥等費用為2550元。

　　2.1.2電伴熱方案

　�。�1） 電伴熱線(xiàn) ：自控溫電伴熱線(xiàn)，電壓220V ，伴熱溫度為5攝氏度，價(jià)格為人民幣133元/m.全長(cháng)1000米，則材料費用為1000×133＝133000元；安裝費用（主要是人工工資），按每m³元，為1000×3=3000元

　�。�2） 供電配電系統：包括配電室、輸電線(xiàn)路等材料費用為157000元。安裝費用為6810元

　　2.2 運行費用比較

　　2.2.1蒸汽伴熱方案

　�。�1） 管道伴熱耗汽費用：儀表管道伴熱耗熱量及供汽管道自耗汽量為0.30t/h，每噸蒸汽按50元，運行日為100天，全年耗汽費用為0.3×100×24×50=36000元

　�。�2） 伴熱管道維護費用包括巡線(xiàn)檢查、檢修更新及各項維護費用，每年大約為42 000元

　　2.2.2電伴熱方案

　�。�1） 耗電量

　　最廣泛的自控電伴熱線(xiàn)每米用電量為33W.管道全長(cháng)為1000m，每小時(shí)用電量為1000×33/1000=33kW.h.當管道溫度達到維持溫度上限時(shí)，電伴熱的發(fā)熱量將逐漸減少，輸出功率亦隨之下降，從而電伴熱的耗電量一般為額定功率的60％；廠(chǎng)用電價(jià)按0.20元/kW.h計，運行日為100天（2400小時(shí)），則每年正常耗電費用為：（33×2400） ×0.20×60% =9504元

　�。�2） 維修費用

　　自控溫電伴熱，幾乎不需要維修，按規定每年只需要搖表測絕緣即可，這里按10000元/年估算。

　　2. 3效益

　　由表1和表2可知，蒸汽伴熱方案投資是電伴熱方案的80％，但運行費用是電伴熱的4倍。兩方案的產(chǎn)出效果相同，都可達到儀表管線(xiàn)的保溫防凍要求，因此可以通過(guò)對兩方案年費用的比較進(jìn)行分析（取蒸汽伴熱的經(jīng)濟壽命為10a，電伴熱的經(jīng)濟壽命為12a），根據計算：

　　蒸汽伴熱方案的年費用為：

　　年折舊費用+年運行費用=228803/10+78000=100880.3元

　　電伴熱方案的年費用為：

　　年折舊費用+年運行費用=299810/12+19504=44488.2元

　　由年費用最小判斷準則可知，電伴熱方案的年費用大約是蒸汽伴熱方案年費用的2/5，明顯優(yōu)于蒸汽伴熱方案。

　　還可從動(dòng)態(tài)追加投資回收期角度進(jìn)行比較。電伴熱方案一次性投資費用較大，但其每年運行費用遠遠小于蒸汽伴熱方案，用電伴熱方案的成本節約來(lái)回收多花的投資，所需期限即為追加投資回收期。根據相關(guān)公式計算，1.4年即可收回兩方案投資的差額部分。

　　2.4效益分析

　　自控溫電伴熱因本身根據感應管壁（介質(zhì)）的溫度而自調發(fā)熱量，是一種節能措施。蒸汽伴熱只能利用一部分熱能，大量熱能由高品位變?yōu)榈推肺�，無(wú)法利用，白白損耗掉了，經(jīng)國外的專(zhuān)業(yè)伴熱產(chǎn)品公司測算，電伴熱與蒸汽伴熱的耗能之比為1：5.8 .另外，由于自控電伴熱可以有效地杜絕跑、冒、滴、漏現象，還可改善生產(chǎn)環(huán)境。

　　3.結論

　　由以上技術(shù)經(jīng)濟分析可知，采用自控溫電伴熱雖然一次性投資較高，但運行費用卻有較大降低，經(jīng)濟效益非常顯著(zhù)。而且，從國內已經(jīng)采用電伴熱系統的火電廠(chǎng)的運行情況看，電伴熱已經(jīng)達到了預期效果�？梢灶A見(jiàn)在電力行業(yè)的保溫應用中，電伴熱取代蒸汽伴熱將成為必然的趨勢。目前的市場(chǎng)中的電伴熱產(chǎn)品主要可分為國產(chǎn)及進(jìn)口2種。國產(chǎn)電伴熱線(xiàn)具有相對的價(jià)格優(yōu)勢，一次性投入相對較低，其不足之處為相當一部分國產(chǎn)的電伴熱線(xiàn)仍采用落后的恒功率伴熱技術(shù)，在使用過(guò)程中會(huì )浪費大量能源；另外，其工作效率、安全性及使用壽命（某些產(chǎn)品壽命僅為1－2a）尚需改進(jìn)。進(jìn)口自控溫電伴熱線(xiàn)具有快速啟動(dòng)、溫度均勻、安裝簡(jiǎn)便及使用壽命長(cháng)等技術(shù)優(yōu)勢。在進(jìn)口的電伴熱產(chǎn)品中，在國內應用最廣泛的為美國瑞侃（RAYCHEM）公司的自控溫電伴熱線(xiàn)。目前大部分外資電廠(chǎng)的伴熱系統均為瑞侃公司所設計并提供。