導熱油爐供熱系統(tǒng)問題的分析及研究

徐萬昌

(福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院莆田分院， 福建 莆田 351100)

導熱油爐供熱系統(tǒng)問題的分析及研究

徐萬昌

(福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院莆田分院， 福建 莆田 351100)

導熱油(或稱傳熱油)具有滲透性強及易燃等特點，一旦泄漏，極易引發(fā)火災。因此，應(yīng)按標準規(guī)范來進行導熱油爐供熱系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝及使用。在本案，筆者結(jié)合實踐經(jīng)驗及相關(guān)規(guī)定，討論導熱油供熱系統(tǒng)中應(yīng)該注意的問題。

導熱油爐供熱系數(shù)；導熱油；問題

導熱油爐供熱系統(tǒng)采用的是間接加熱方式，即：在爐內(nèi)充分燃燒燃料→以對流、輻射的方式傳給導熱油→經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)輸送到耗熱熱備→耗熱介質(zhì)與導熱油充分換熱→返流入熱油爐加熱→進入循環(huán)。據(jù)此，筆者將從如下方面淺析導熱油爐供熱系統(tǒng)問題，并提出相應(yīng)的建議。

1 導熱油的選用

在導熱油爐供熱系統(tǒng)中，導熱油的選擇尤其關(guān)鍵，即應(yīng)滿足黏度低、熱穩(wěn)定性好、閃點高、熱傳導性能優(yōu)、燃燒點高、無毒、無腐蝕及在使用廢品易處理等要求，具體如下：一是在低溫條件下，導熱油的黏度會對系統(tǒng)的啟動產(chǎn)生影響，因此應(yīng)按低溫條件下系統(tǒng)的啟動要求來降低導熱油的黏度；二是導熱油是一種混合物質(zhì)，其中正常操作會蒸發(fā)掉沸點低的物質(zhì)，但期間會使導熱油的黏度、閃點及傳熱性能下降，則應(yīng)排出導熱油中沸點低的物質(zhì)，從而保證導熱油爐供熱系統(tǒng)的安全操作；三是在選擇導熱油的使用溫度時，最高使用溫度應(yīng)比供熱溫度的設(shè)計值及受熱面導熱油的最高工作溫度高，通常在生產(chǎn)工藝中，用熱溫度應(yīng)比其供熱溫度設(shè)計值低20℃以上，注意液相爐的出、進口處的油溫差應(yīng)≤60℃(取20～40℃最佳)。

2 導熱油流速

《導熱油加熱爐系統(tǒng)規(guī)范》規(guī)定：輻射管、對流管導熱油的流速應(yīng)分別≥2m/s、1.5m/s，以防導熱油因過熱而分解和碳化。研究發(fā)現(xiàn)，在受熱面管中，導熱油的流動將出現(xiàn)邊界層，且其介質(zhì)溫度與厚度有關(guān)，同時主流溫度與介質(zhì)溫度的差值隨邊界層厚度的增加而增大，并最終使邊界超溫。在這一情況下，導熱油將分解并聚合成膠質(zhì)，最后形成殘?zhí)几皆诠鼙谏?。隨著殘?zhí)紣夯瘋鳠?，導熱油將逐漸變質(zhì)和失效。管內(nèi)流體的流動狀態(tài)會對邊界層的厚度產(chǎn)生影響，且據(jù)流體力學理論可知，管內(nèi)流體在雷諾數(shù)≤2230時呈層流狀態(tài)；在＞2230時呈紊流狀態(tài)，此時的邊界層厚度較薄。另外，在導熱油流速快的情況下，受熱面上管內(nèi)的阻力也較大。因此，應(yīng)按規(guī)定控制管內(nèi)導熱油的流速。

3 膨脹罐安裝

在導熱油爐供熱系統(tǒng)中，膨脹罐的作用是置換熱介質(zhì)、排除氣體、補充導熱油及存儲導熱油受熱膨脹量等。依據(jù)《有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，應(yīng)按表1所示要求安裝膨脹罐。

表1 膨脹管的安裝要求

在投運初期的脫氣環(huán)節(jié)，通常是熱油從膨脹罐中經(jīng)過，以排出系統(tǒng)內(nèi)的氣體，此時的溫度＞70℃。結(jié)合表1，在設(shè)計導熱油爐供熱系統(tǒng)時，膨脹管應(yīng)設(shè)計成封閉容器，并用氮氣覆蓋其氣相空間，以免高溫導熱油接觸空氣。在實際應(yīng)用中，可通過“液封”來控制導熱油接觸空氣，且這一方法具有實現(xiàn)難度低及無需氮氣消耗等優(yōu)點。

4 管路系統(tǒng)設(shè)計

管路系統(tǒng)是組成導熱油爐供熱系統(tǒng)的重要部分，建議從如下方面來保證管路系統(tǒng)的安全運行：

①在導熱油爐供油與回油總管間增設(shè)旁路調(diào)節(jié)閥、管道，使其按用戶端熱負荷的改變來對調(diào)節(jié)閥的開度進行自動調(diào)節(jié)，以保證爐內(nèi)盤管定流量及維持導熱油的流速。

②鑒于導熱油具有滲透性強及易燃的特點，則應(yīng)做好導熱油爐供熱系統(tǒng)的防泄漏措施，具體應(yīng)注意如下設(shè)計要點：

一是焊接管道，并選用公稱壓力≥1.6MPa的法蘭連接，同時選用膨脹石墨復合墊片或金屬網(wǎng)纏繞石墨墊片作為密封材料；

二是任何接觸導熱油的管道都用20#無縫鋼管，注意管道及其附件的材質(zhì)禁止為有色金屬或鑄鐵；

三是保證閥門的耐壓性、耐高溫性、耐油性、抗?jié)B透性及高熱強度，并選用改進的波紋管截止閥；

四是開展管路壓力試驗，具體采取空氣試壓法。

5 結(jié)語

綜上，導熱油爐是一種有機熱載體爐，其中導熱油具有滲透性強及易燃的特點。因此，為了保證導熱油爐供熱系統(tǒng)運行的安全性，應(yīng)將《導熱油加熱爐系統(tǒng)規(guī)范》及《有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)范》執(zhí)行到位，具體應(yīng)對文案談及的導熱油選擇、導熱油流速、膨脹罐安裝及管道系統(tǒng)設(shè)計等問題進行重要控制。

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