热媒炉房设计注意事项

1、有机热载体加热系统设计的若干举措邬韶萍(广东省石油化工设计院)内容摘要 简述有机热载体加热系统设计中的若干有效举措。关 键 词 有机热载体加热系统1. 概述1.1导热油是一种良好的有机热载体传热介质。以导热油为热载体的间接供热技术，在许多行业得到了日益广泛的应用。1.2导热油具有较高的热容量和较低粘度，在常压下导热油的初馏点比水的蒸发温度要高出数倍。以高温传热用导热油代替水蒸汽，就能以低压供热系统取代高压供热系统。降低设备和管道投资，但运行的安全性和可靠性得到更好保证。导热油还具有传热均匀，热稳定性好，以及优良的导热特性。导热油对普通碳钢设备和管道，基本上无腐蚀作用，不需要采取复杂的处理过程。

2、系统简单，输送方便。1. 3为了保证有机热载体炉及其系统的安全运行，除了要认真学习并贯彻执行有机热载体炉安全技术监察规程(以下简称规程)以外，还要注意规程至今已实施近11年，所以在贯彻规程的过程中，需处理好规程与实际相结合的问题。2.加热系统设计若干有效举措2.1推荐流速规程第9条规定：为了防止液相炉中有机热载体过热分解积碳，必须保证受热面管中有机热载体的流速，辐射受热面流速不低于2m/s，对流受热面流速不低于1.5 m/s。有机热载体(导热油)在受热面管内流动会形成边界层，其厚度会影响边界层的介质温度。边界层越厚，该处介质温度与主流温度之差越大，将使边界超温，导致导热油分解、聚合成胶质，形成

3、残碳沉集于管壁，进一步恶化传热，加速导热油变质、失效。边界层厚薄与流体在管内流动状态有关。流体力学理论认为，雷诺数R2230时，管内呈层流；R2230时，管内呈紊流。形成紊流状态才能获得较薄边界层。然而，若导热油流速过高，受热面管内阻力过大。以设计某工程为例，导热油炉受热管管径为定值，导热油炉进出导热油温差较小，在一定换热量下循环油量较大，致使管内导热油流速高达5m/s，实测炉本体水力损失已高达40mH2O。实践证明，导热油流速达到1.5-3.0m/s，雷诺数2230R4000时，导热油在受热面管内呈紊流状态，既可得到较薄边界层，强化传热，降低边界层温度，又不会有过大阻力。受热面的热负荷强度不

4、同，管内导热油流速要求也不一样。辐射段管内流速不低于2m/s，对流段管内流速不低于1.5 m/s，符合实际。2.2膨胀器安装位置膨胀器有储存导热油受热膨胀量、补充导热油、排除系统中气体、置换热介质的作用，是导热油炉系统中的重要安全装置。规程第21条4款规定：膨胀器一般不得安装在有机热载体炉的正上方，以防因膨胀而喷出的有机热载体引起火灾。膨胀器的底部与有机热载体炉顶部的垂直距离应不小于1.5m。规程认为膨胀器与有机热载体炉顶部距离应不小于1.5m比较合理，易操作。规程第21条6款规定：膨胀器和膨胀管不得采取保温措施，膨胀器内的有机热载体的温度不应超过70。其目的是防止导热油高温氧化。膨胀器安装位

5、置影响膨胀器内导热油温度。若膨胀器安装位置过低，用热设备中的导热油通过膨胀管上升，会导致膨胀器内油温上升，可能高于100。实际工程中，用热设备的布置位置，通常高出导热油炉许多。因此，膨胀器能高出系统(包括导热油炉、用热设备及主循环管道)最高处1.5m较好，更安全。膨胀器若布置在导热油炉房，很难达到高出系统最高处1.5m的要求；若膨胀器布置于用热设备区域，则很容易实现高出系统最高处1.5m的要求，且易排除系统中气体，系统更安全，这也是实际工程中常用的布置方法。防止导热油氧化还可用惰性气体封隔膨胀器。2.3储存罐容积储存罐有存储来自系统的导热油、二次油汽(气)分离及排气、向系统提供所需补充的导热油

6、、排除水分、冷却热油等作用。导热油储存罐应尽可能放在加热系统最低位，以便放净系统中的导热油。规程第22条1款规定：储存罐的容积应不小于有机热载体炉中有机热载体总量的1.2倍。在进行维护检修时，常需将导热油炉本体、用热设备、膨胀器、管路及附件内的导热油全部放尽，若储存罐容积能考虑系统总油量更好。因此，储存罐的容积最好为系统中所有导热油容量(包括导热油炉本体、用热设备、膨胀器、管路及附件等容油量)的1.2倍。2.4管路系统2.4.1增设旁路的必要性当用热设备减少，系统热负荷降低时，导热油的循环流量也随之减少。若不即时调节，将造成受热面管内导热油流速过低。因此，导热油炉房供、回油总管之间应装设循环旁

7、路管道。热负荷降低时，打开循环旁路阀，导热油炉内仍可保证所需的循环流量，维持导热油流速。此外，系统供、回油总管末端也宜装设旁路管道，当系统启动运行时，系统管道内的导热油是常温，打开末端旁路阀，有助于加快整个系统导热油升温的速度。循环旁路阀门宜装设在便于操作位置。2.4.2管路的严密性虽然一般导热油的闪点、燃点和自燃点较高，但仍属于可燃物质，且渗透性极强。由于自身温度高，又接近火焰，当导热油炉循环系统内泄漏或渗出的油气达到一定时，就会被点燃或自燃，造成火灾。因此导热油炉循环系统必须防泄漏。在设计过程中，可以采取以下措施预防泄漏：2.4.2.1 管道连接应以焊接为主，适当辅以法兰连接。管道弯头应用

8、钢制冲压弯头焊接而成，不得采用铸铁弯头螺纹连接。2.4.2.2 所有与导热油接触的管道应采用20号无缝钢管，安装施工中，所有焊缝须试压检漏。2.4.2.3 为了保证法兰连接处的严密性，应采用公称压力不小于1.6MPa的榫槽式法兰，或平焊钢法兰。对公称压力的要求，实际上反映了对法兰使用温度的要求。公称压力1.6MPa的法兰，其使用温度为300，如果导热油使用温度超过300，则应选用公称压力高一档的法兰。2.4.2.4 法兰连接处是泄漏的主要环节，一般采用金属网缠绕石墨垫片作密封材料，以带内外加强环结构型式最为适宜。2.4.2.5有机热载体炉循环系统中使用的阀门应耐油、耐高温、抗渗透、耐压和热强度

9、高。普通截止阀因结构方面的原因，密封垫片和填料往往不能满足有机热载体高温工作时的防渗透要求，易造成泄漏，因此，选用防漏性能较好的改进型阀门波纹管截止阀较好。2.4.3管路系统试压通常导热油炉系统的工作压力小于0.6MPa，故导热油炉系统的管路压力试验，宜采用空气试压。工程上通常用水对管路系统进行试压，水压试验相对而言安全、价格便宜、易发现泄漏点。但由于水压试验后不易将水排除干净，对于导热油炉系统，将形成安全运行的隐患。若导热油炉系统有水，水分因急剧受热大量蒸发汽化，造成油路气塞、循环不畅，引起暴沸喷油事故，危及安全运行。若导热油炉系统进行水压试验，则需在试验后将系统管路中的水彻底排干净。3.小结和展望导热油炉系统设计，需遵循规程。在执行规程的同时，也要与时俱进，结合工程实际情况，对热循环系统全盘考虑，设计出安全、合理、经济、令顾客满意的导热油炉系统。参考文献 1. 劳动部，有机热载体炉安全技术监察规程，劳部发1993356号2. 邹德鹏，有机热载体炉循环系统