有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中的主要設(shè)備及其作用

鐘金華

[摘要]：介紹有機(jī)熱載體系統(tǒng)高、低位槽及其作用，并結(jié)合平時(shí)的檢驗(yàn)工作，提出相關(guān)的檢驗(yàn)要點(diǎn)及預(yù)防措施，確保鍋爐經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]：高位槽；低溫槽；超溫；氧化、

[引言]：有機(jī)熱載體鍋爐由于具有低壓高溫的性能，在石油、化工、紡織等工業(yè)領(lǐng)域大受推崇。但也恰恰因?yàn)檫@低壓高溫的性能，給工業(yè)安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅。在較高的工作溫度下，有機(jī)熱載體一旦在加熱系統(tǒng)中發(fā)生滲漏，就容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故，破壞力極強(qiáng)。因此，對(duì)有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)全面的、專業(yè)的技術(shù)認(rèn)知是非常有必要的，這對(duì)有機(jī)熱載體鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的保障。

有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)的主要設(shè)備為有機(jī)熱載體加熱爐、高位槽、低位槽、氣液分離器、過濾器、循環(huán)泵、客戶用熱設(shè)備等[1]，

1 高位槽

高位槽按承壓情況可以分為開式和閉式。開式高位槽上頂部為大氣管，與外界大氣相通，所以開式高位槽的壓力為常壓，即大氣壓力。閉式高位槽頂部上安裝泄壓閥，起到泄壓的作用。為了防止外界空氣進(jìn)入發(fā)生有機(jī)熱載體熱氧化變質(zhì)，閉式高位槽采用氮封。但考慮到閉式高位槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資成本高，而大多數(shù)有機(jī)熱載體在正常狀態(tài)下比較穩(wěn)定，不容易與空氣中的氧氣發(fā)生熱氧化反應(yīng)，從而發(fā)生有機(jī)熱載體的變質(zhì)，所以比較常見的有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)通常是選用開式高位槽的。

1.1 高位槽在系統(tǒng)中的作用

高位槽在有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中的主要作用如下：

1.1.1儲(chǔ)存受熱膨脹體積。根據(jù)熱脹冷縮原理，在有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中，有機(jī)熱載體在加熱爐中受熱，體積膨脹、增大，而系統(tǒng)管路管徑較小，易發(fā)生爆裂。高位槽具有較大的容積可以容納多余的體積，保證有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.1.2安全補(bǔ)給。由于有機(jī)熱載體的變質(zhì)、泄漏等因素致使系統(tǒng)中的有機(jī)熱載體量變少，無法滿足正常循環(huán)量的要求。利用高位槽與主循環(huán)回路間的壓差，高位槽中的液相有機(jī)熱載體會(huì)注入壓力相對(duì)較小的循環(huán)系統(tǒng)中。

1.1.3隔絕空氣防止氧化。當(dāng)有機(jī)熱載體的溫度達(dá)到某一臨界時(shí)，有機(jī)熱載體一旦與空氣接觸就會(huì)發(fā)生熱氧化，產(chǎn)生變質(zhì)。在正常運(yùn)作時(shí)，高位槽內(nèi)的液相有機(jī)熱載體不參與循環(huán)，溫度較低，可以隔絕系統(tǒng)外空氣，防止熱氧化，延長(zhǎng)有機(jī)熱載體的使用壽命。

1.2 高位槽的安全隱患

目前，高位槽中存在的安全隱患如下：

1.2.1高位槽超溫：正常運(yùn)行時(shí)，高位槽內(nèi)有機(jī)熱載體的溫度較低，不致使有機(jī)熱載體發(fā)生變質(zhì)，但在誤操作時(shí)，有機(jī)熱載體溫度就有可能超過變質(zhì)的臨界溫度，導(dǎo)致有機(jī)熱載體變質(zhì)失效，減少有機(jī)熱載體的工作壽命。

1.2.2溢流：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，高位槽內(nèi)容納著大量溫度較高的有機(jī)熱載體，需要通過溢流管排放到低位槽內(nèi)。但由于排放的有機(jī)熱載體的溫度較高，流經(jīng)注油泵時(shí)，對(duì)注油泵進(jìn)行加熱，使得注油泵處于高溫工作狀態(tài)，減少注油泵的使用壽命。

1.2.3 起火爆炸：當(dāng)高位槽中的有機(jī)熱載體量過多，溫度過高，超過正常運(yùn)行時(shí)高位槽的容納量，且來不得及通過溢流管溢出，易發(fā)生起火爆炸。

2 低位槽

低位槽（儲(chǔ)油槽）是有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)的重要儲(chǔ)油容器，一般放置于系統(tǒng)的最底部

2.1 低位槽的作用

低位槽在有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中的主要作用有[2] ：

2.1.1 存儲(chǔ)和冷卻有機(jī)熱載體：低位槽應(yīng)當(dāng)隨時(shí)保持低位狀態(tài)，當(dāng)突然停電時(shí)，從高位槽來的的較低溫度對(duì)加熱爐進(jìn)行冷卻，低位槽起到平衡整個(gè)系統(tǒng)的壓力的作用。當(dāng)高位槽的有機(jī)熱載體量過多時(shí)，多余的有機(jī)熱載體將溢出，流到低位槽。

2.1.2 二次油氣分離與排水排氣：若有機(jī)熱載體參雜水分、低揮發(fā)分物質(zhì)時(shí)，高位槽排氣量將會(huì)過載，造成噴油事故，此時(shí)，需要將高位槽上內(nèi)的液相有機(jī)熱載體和廢氣通過溢流管流入低位槽，在低位槽的頂部空間進(jìn)行油氣分離。液相有機(jī)熱載體將流入低位槽底部，廢氣則從低位槽頂部的排氣管排出。若廢氣在流動(dòng)過程中與液相有機(jī)熱載體發(fā)生熱量交換，廢氣冷凝成水，需要將這些水通過排污管排出。

2.2 低位槽的安全隱患

2.2.1 液位過高，正常運(yùn)行時(shí)，低位槽的液位應(yīng)保持在低液位。所以需要在低位槽上安裝液位計(jì)。若發(fā)現(xiàn)液位計(jì)液位過高，應(yīng)立即對(duì)低位槽進(jìn)行釋放，否則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2.2積水，由于儲(chǔ)油槽常積聚有一定的水分，在安裝時(shí)，必須將低位槽排污口傾斜，以便排出積水。否則積水會(huì)通過補(bǔ)給方式進(jìn)入有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)，帶來安全危險(xiǎn)。

3 氣液分離器

氣液分離器是有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中對(duì)有機(jī)熱載體進(jìn)行油氣分離的設(shè)備，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來了安全可靠。

3.1 氣液分離器的作用

氣液分離器的作用如下：

3.1.1 排氣：系統(tǒng)初次煮油脫水遺留下的一定的水分與空氣，需要通過氣液分離器排至高位槽。若不馬上將這些水分與空氣排出，不僅會(huì)引起管路的局部氣阻，還會(huì)導(dǎo)致循環(huán)泵的抽空而引起的顫振，有可能會(huì)帶來管道的破壞和高位槽的噴油。

3.1.2 保護(hù)循環(huán)泵：若不設(shè)置氣液分離器，系統(tǒng)中的廢氣進(jìn)入循環(huán)泵，會(huì)有可能對(duì)循環(huán)泵進(jìn)行氣蝕，破壞循環(huán)泵，影響循環(huán)泵的正常使用。

3.2 氣液分離器存在的安全隱患

氣液分離器存在的安全隱患如下：

3.2.1 容積過小，氣液分離器容積過小，分離時(shí)間過短，廢氣無法完全過濾排至高位槽而進(jìn)入主循環(huán)回路，影響系統(tǒng)運(yùn)行。

3.2.2 流速過快，若有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中液相有機(jī)熱載體流速過快，流動(dòng)狀態(tài)為湍流，氣液混合不易分離。

4 循環(huán)泵的作用

4.1 循環(huán)泵存在的安全隱患

目前，循環(huán)泵存在的安全隱患如下：

4.1.1 流量揚(yáng)程不足：若系統(tǒng)中使用的循環(huán)泵功率較小，就無法為整個(gè)系統(tǒng)提供足夠的動(dòng)力，導(dǎo)致有機(jī)熱載體的流速過小，不僅造成了有機(jī)熱載體在加熱爐中的加熱時(shí)間過長(zhǎng)，出現(xiàn)熱分解變質(zhì)，還有可能引起管路堵塞、積碳等現(xiàn)象，給整個(gè)系統(tǒng)帶來危險(xiǎn)。

有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)中各主要設(shè)備所起的作用不一，針對(duì)其常見的安全事故進(jìn)行整理分析，提出相應(yīng)的合理的設(shè)計(jì)、選擇、安裝，更好地協(xié)調(diào)有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)的各主要設(shè)備的安全運(yùn)作，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠、高效節(jié)能有著極為重要的作用。

[參考文獻(xiàn)]：

【1】 寇廣孝，王漢青，顧煒莉.鋼瓶熱載體烤漆加熱系統(tǒng)及應(yīng)用效果[J].南華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，（2）：42-45.

【2】 寇廣孝，伍守平.有機(jī)熱載體爐供熱系統(tǒng)中儲(chǔ)油槽的作用及其設(shè)計(jì)要求[J].中南工學(xué)院科技通訊，1998（1）：25-27.

【3】鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程TSG G0001-2012.中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布