熱媒爐房設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1、有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干舉措鄔韶萍(廣東省石油化工設(shè)計(jì)院)內(nèi)容摘要 簡(jiǎn)述有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的若干有效舉措。關(guān) 鍵 詞 有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)1. 概述1.1導(dǎo)熱油是一種良好的有機(jī)熱載體傳熱介質(zhì)。以導(dǎo)熱油為熱載體的間接供熱技術(shù)，在許多行業(yè)得到了日益廣泛的應(yīng)用。1.2導(dǎo)熱油具有較高的熱容量和較低粘度，在常壓下導(dǎo)熱油的初餾點(diǎn)比水的蒸發(fā)溫度要高出數(shù)倍。以高溫傳熱用導(dǎo)熱油代替水蒸汽，就能以低壓供熱系統(tǒng)取代高壓供熱系統(tǒng)。降低設(shè)備和管道投資，但運(yùn)行的安全性和可靠性得到更好保證。導(dǎo)熱油還具有傳熱均勻，熱穩(wěn)定性好，以及優(yōu)良的導(dǎo)熱特性。導(dǎo)熱油對(duì)普通碳鋼設(shè)備和管道，基本上無(wú)腐蝕作用，不需要采取復(fù)雜的處理過(guò)程。

2、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，輸送方便。1. 3為了保證有機(jī)熱載體爐及其系統(tǒng)的安全運(yùn)行，除了要認(rèn)真學(xué)習(xí)并貫徹執(zhí)行有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱規(guī)程)以外，還要注意規(guī)程至今已實(shí)施近11年，所以在貫徹規(guī)程的過(guò)程中，需處理好規(guī)程與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題。2.加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)若干有效舉措2.1推薦流速規(guī)程第9條規(guī)定：為了防止液相爐中有機(jī)熱載體過(guò)熱分解積碳，必須保證受熱面管中有機(jī)熱載體的流速，輻射受熱面流速不低于2m/s，對(duì)流受熱面流速不低于1.5 m/s。有機(jī)熱載體(導(dǎo)熱油)在受熱面管內(nèi)流動(dòng)會(huì)形成邊界層，其厚度會(huì)影響邊界層的介質(zhì)溫度。邊界層越厚，該處介質(zhì)溫度與主流溫度之差越大，將使邊界超溫，導(dǎo)致導(dǎo)熱油分解、聚合成膠質(zhì)，形成

3、殘?zhí)汲良诠鼙冢M(jìn)一步惡化傳熱，加速導(dǎo)熱油變質(zhì)、失效。邊界層厚薄與流體在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。流體力學(xué)理論認(rèn)為，雷諾數(shù)R2230時(shí)，管內(nèi)呈層流；R2230時(shí)，管內(nèi)呈紊流。形成紊流狀態(tài)才能獲得較薄邊界層。然而，若導(dǎo)熱油流速過(guò)高，受熱面管內(nèi)阻力過(guò)大。以設(shè)計(jì)某工程為例，導(dǎo)熱油爐受熱管管徑為定值，導(dǎo)熱油爐進(jìn)出導(dǎo)熱油溫差較小，在一定換熱量下循環(huán)油量較大，致使管內(nèi)導(dǎo)熱油流速高達(dá)5m/s，實(shí)測(cè)爐本體水力損失已高達(dá)40mH2O。實(shí)踐證明，導(dǎo)熱油流速達(dá)到1.5-3.0m/s，雷諾數(shù)2230R4000時(shí)，導(dǎo)熱油在受熱面管內(nèi)呈紊流狀態(tài)，既可得到較薄邊界層，強(qiáng)化傳熱，降低邊界層溫度，又不會(huì)有過(guò)大阻力。受熱面的熱負(fù)荷強(qiáng)度不

4、同，管內(nèi)導(dǎo)熱油流速要求也不一樣。輻射段管內(nèi)流速不低于2m/s，對(duì)流段管內(nèi)流速不低于1.5 m/s，符合實(shí)際。2.2膨脹器安裝位置膨脹器有儲(chǔ)存導(dǎo)熱油受熱膨脹量、補(bǔ)充導(dǎo)熱油、排除系統(tǒng)中氣體、置換熱介質(zhì)的作用，是導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)中的重要安全裝置。規(guī)程第21條4款規(guī)定：膨脹器一般不得安裝在有機(jī)熱載體爐的正上方，以防因膨脹而噴出的有機(jī)熱載體引起火災(zāi)。膨脹器的底部與有機(jī)熱載體爐頂部的垂直距離應(yīng)不小于1.5m。規(guī)程認(rèn)為膨脹器與有機(jī)熱載體爐頂部距離應(yīng)不小于1.5m比較合理，易操作。規(guī)程第21條6款規(guī)定：膨脹器和膨脹管不得采取保溫措施，膨脹器內(nèi)的有機(jī)熱載體的溫度不應(yīng)超過(guò)70。其目的是防止導(dǎo)熱油高溫氧化。膨脹器安裝位

5、置影響膨脹器內(nèi)導(dǎo)熱油溫度。若膨脹器安裝位置過(guò)低，用熱設(shè)備中的導(dǎo)熱油通過(guò)膨脹管上升，會(huì)導(dǎo)致膨脹器內(nèi)油溫上升，可能高于100。實(shí)際工程中，用熱設(shè)備的布置位置，通常高出導(dǎo)熱油爐許多。因此，膨脹器能高出系統(tǒng)(包括導(dǎo)熱油爐、用熱設(shè)備及主循環(huán)管道)最高處1.5m較好，更安全。膨脹器若布置在導(dǎo)熱油爐房，很難達(dá)到高出系統(tǒng)最高處1.5m的要求；若膨脹器布置于用熱設(shè)備區(qū)域，則很容易實(shí)現(xiàn)高出系統(tǒng)最高處1.5m的要求，且易排除系統(tǒng)中氣體，系統(tǒng)更安全，這也是實(shí)際工程中常用的布置方法。防止導(dǎo)熱油氧化還可用惰性氣體封隔膨脹器。2.3儲(chǔ)存罐容積儲(chǔ)存罐有存儲(chǔ)來(lái)自系統(tǒng)的導(dǎo)熱油、二次油汽(氣)分離及排氣、向系統(tǒng)提供所需補(bǔ)充的導(dǎo)熱油

6、、排除水分、冷卻熱油等作用。導(dǎo)熱油儲(chǔ)存罐應(yīng)盡可能放在加熱系統(tǒng)最低位，以便放凈系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油。規(guī)程第22條1款規(guī)定：儲(chǔ)存罐的容積應(yīng)不小于有機(jī)熱載體爐中有機(jī)熱載體總量的1.2倍。在進(jìn)行維護(hù)檢修時(shí)，常需將導(dǎo)熱油爐本體、用熱設(shè)備、膨脹器、管路及附件內(nèi)的導(dǎo)熱油全部放盡，若儲(chǔ)存罐容積能考慮系統(tǒng)總油量更好。因此，儲(chǔ)存罐的容積最好為系統(tǒng)中所有導(dǎo)熱油容量(包括導(dǎo)熱油爐本體、用熱設(shè)備、膨脹器、管路及附件等容油量)的1.2倍。2.4管路系統(tǒng)2.4.1增設(shè)旁路的必要性當(dāng)用熱設(shè)備減少，系統(tǒng)熱負(fù)荷降低時(shí)，導(dǎo)熱油的循環(huán)流量也隨之減少。若不即時(shí)調(diào)節(jié)，將造成受熱面管內(nèi)導(dǎo)熱油流速過(guò)低。因此，導(dǎo)熱油爐房供、回油總管之間應(yīng)裝設(shè)循環(huán)旁

7、路管道。熱負(fù)荷降低時(shí)，打開(kāi)循環(huán)旁路閥，導(dǎo)熱油爐內(nèi)仍可保證所需的循環(huán)流量，維持導(dǎo)熱油流速。此外，系統(tǒng)供、回油總管末端也宜裝設(shè)旁路管道，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)管道內(nèi)的導(dǎo)熱油是常溫，打開(kāi)末端旁路閥，有助于加快整個(gè)系統(tǒng)導(dǎo)熱油升溫的速度。循環(huán)旁路閥門宜裝設(shè)在便于操作位置。2.4.2管路的嚴(yán)密性雖然一般導(dǎo)熱油的閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)較高，但仍屬于可燃物質(zhì)，且滲透性極強(qiáng)。由于自身溫度高，又接近火焰，當(dāng)導(dǎo)熱油爐循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)泄漏或滲出的油氣達(dá)到一定時(shí)，就會(huì)被點(diǎn)燃或自燃，造成火災(zāi)。因此導(dǎo)熱油爐循環(huán)系統(tǒng)必須防泄漏。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采取以下措施預(yù)防泄漏：2.4.2.1 管道連接應(yīng)以焊接為主，適當(dāng)輔以法蘭連接。管道彎頭應(yīng)用

8、鋼制沖壓彎頭焊接而成，不得采用鑄鐵彎頭螺紋連接。2.4.2.2 所有與導(dǎo)熱油接觸的管道應(yīng)采用20號(hào)無(wú)縫鋼管，安裝施工中，所有焊縫須試壓檢漏。2.4.2.3 為了保證法蘭連接處的嚴(yán)密性，應(yīng)采用公稱壓力不小于1.6MPa的榫槽式法蘭，或平焊鋼法蘭。對(duì)公稱壓力的要求，實(shí)際上反映了對(duì)法蘭使用溫度的要求。公稱壓力1.6MPa的法蘭，其使用溫度為300，如果導(dǎo)熱油使用溫度超過(guò)300，則應(yīng)選用公稱壓力高一檔的法蘭。2.4.2.4 法蘭連接處是泄漏的主要環(huán)節(jié)，一般采用金屬網(wǎng)纏繞石墨墊片作密封材料，以帶內(nèi)外加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)型式最為適宜。2.4.2.5有機(jī)熱載體爐循環(huán)系統(tǒng)中使用的閥門應(yīng)耐油、耐高溫、抗?jié)B透、耐壓和熱強(qiáng)度

9、高。普通截止閥因結(jié)構(gòu)方面的原因，密封墊片和填料往往不能滿足有機(jī)熱載體高溫工作時(shí)的防滲透要求，易造成泄漏，因此，選用防漏性能較好的改進(jìn)型閥門波紋管截止閥較好。2.4.3管路系統(tǒng)試壓通常導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的工作壓力小于0.6MPa，故導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)的管路壓力試驗(yàn)，宜采用空氣試壓。工程上通常用水對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行試壓，水壓試驗(yàn)相對(duì)而言安全、價(jià)格便宜、易發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)。但由于水壓試驗(yàn)后不易將水排除干凈，對(duì)于導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)，將形成安全運(yùn)行的隱患。若導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)有水，水分因急劇受熱大量蒸發(fā)汽化，造成油路氣塞、循環(huán)不暢，引起暴沸噴油事故，危及安全運(yùn)行。若導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，則需在試驗(yàn)后將系統(tǒng)管路中的水徹底排干凈。3.小結(jié)和展望導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需遵循規(guī)程。在執(zhí)行規(guī)程的同時(shí)，也要與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)熱循環(huán)系統(tǒng)全盤考慮，設(shè)計(jì)出安全、合理、經(jīng)濟(jì)、令顧客滿意的導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)。參考文獻(xiàn) 1. 勞動(dòng)部，有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，勞部發(fā)1993356號(hào)2. 鄒德鵬，有機(jī)熱載體爐循環(huán)系統(tǒng)