導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)及操作時(shí)應(yīng)注意的問題

導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)及操作時(shí)應(yīng)注意的問題趙剛山甘李軍(鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究總院，鞍山114002)目前，焦化行業(yè)中的不少裝置已逐漸采用導(dǎo)熱油加熱技術(shù)，如煉焦配煤的加熱脫濕、苯加氫、精酚裝置的蒸餾供熱、精蒽裝置的蒸餾供熱及保溫和脫硫裝置的熔硫釜加熱等。該技術(shù)具有操作壓力低、熱效率高、加熱均勻穩(wěn)定、溫控范圍大、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)。但導(dǎo)熱油供熱與其它供熱方式相比也有許多差別，再加上導(dǎo)熱油的滲透性極強(qiáng)，使用溫度與燃點(diǎn)非常接近，一旦泄漏極易引起火災(zāi)，甚至發(fā)生爆炸事故。為此，國家有關(guān)部門專門頒發(fā)了《有機(jī)載體加熱爐安全技術(shù)規(guī)程》。通過學(xué)習(xí)該規(guī)程并結(jié)合熱油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作的一些基本知識(shí)及注意事項(xiàng)作了初步總結(jié)，以供同行參考。1導(dǎo)熱油系統(tǒng)的組成及優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)熱油系統(tǒng)由加熱爐、熱載體、供熱系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)所組成。同傳統(tǒng)的蒸汽供熱系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：可在較低壓力下工作是其最大的優(yōu)點(diǎn)，用熱設(shè)備可獲得較高的工藝溫度。如用導(dǎo)熱油時(shí)，壓力在0.3?1.0MPa，溫度為50?400°C，而使用蒸汽時(shí)，壓力為4.0MPa，溫度240?260°C。熱效率高。一般有機(jī)熱載體的熱效率為70%?80%，最高的可達(dá)90%，而蒸汽鍋爐的效率只有30%?40%.油溫穩(wěn)定?？梢垣@得理想的工藝溫度，而且溫差變化極小，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量起很大作用。熱載體加熱爐與蒸汽鍋爐相比較，節(jié)省了水處理設(shè)備、人員及藥品等費(fèi)用，并節(jié)約了大量鍋爐用軟水，減少了蒸汽冷凝水的排放量，尤其在缺水地區(qū)顯得更為突出。安全可靠。由于有機(jī)熱載體加熱系統(tǒng)的工作壓力低，可減少跑冒滴漏現(xiàn)象。2熱載體的選擇熱載體加熱爐同一般加熱爐不同，介質(zhì)在爐內(nèi)連續(xù)不斷地循環(huán)加熱。長(zhǎng)時(shí)間加熱后，熱載體有可能聚合、結(jié)焦和變質(zhì)，故在選擇熱載體時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)傳熱性能好；2)穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)；3)凝固點(diǎn)低，毒性小，腐蝕性??；4)初餾點(diǎn)和閃點(diǎn)較高，安全性好；5)價(jià)格適宜，貨源可靠。導(dǎo)熱油可分為礦物油與合成油兩大類。礦物油是以石油餾分為原料加工制成，主要是烷烴，分子通式CH渴。礦物油的特點(diǎn)是原料來源豐富，價(jià)格便宜，一般5000?8000元/t，相對(duì)密度較小，在常溫下不易氧化，無需氮封，使用溫度低，一般不能超過310C，國內(nèi)的生產(chǎn)該類導(dǎo)熱油的廠家較多。合成油是以化工或石油化工產(chǎn)品為原料，經(jīng)有機(jī)合成制得。其特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好，使用溫度范圍寬，上限可達(dá)360C，但價(jià)格昂貴，一般在1.5?3.0萬元/t之間。但國內(nèi)生產(chǎn)的合成油質(zhì)量未完全過關(guān)。兩種油的比較，合成油具有熱穩(wěn)定性好，使用溫度高，可以再生并重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是毒性稍大一些，價(jià)格貴，而且目前主要靠進(jìn)口。但對(duì)使用溫度超過300°C的熱載體加熱裝置，建議采用合成油。目前國內(nèi)廣泛采用的合成油是MahlermS或T66。3導(dǎo)熱油加熱爐的設(shè)計(jì)導(dǎo)熱油加熱爐是熱油系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)導(dǎo)熱油爐的主要要求是爐內(nèi)油溫穩(wěn)定，無局部過熱現(xiàn)象。熱油爐爐管主要有盤管式和鍋殼式兩種型式，一般選用盤管式，其優(yōu)點(diǎn)是流速合理、無死角、無局部過熱。根據(jù)《有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及有關(guān)條款說明》，對(duì)熱油爐設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：爐子設(shè)計(jì)壓力的選取。工作壓力0.3MPa,且不低于0.59MPa；爐管內(nèi)導(dǎo)熱油流速N1.5m/s，以防止導(dǎo)熱油在爐管內(nèi)局部過熱、結(jié)焦和變質(zhì)；有機(jī)熱載體爐的受壓元件等不得采用鑄鐵或有色金屬制造；爐子應(yīng)有下列控制裝置：根據(jù)有機(jī)熱載體爐出口溫度和蒸發(fā)量變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)燃燒器負(fù)荷的裝置；熱功率N2.8MW的必須有點(diǎn)火程序控制裝置；爐膛息火保護(hù)裝置。爐子應(yīng)設(shè)下列聯(lián)鎖裝置：液位下降到低于極限位置的聯(lián)鎖；有機(jī)熱載體爐出口溫度超過允許值的控制；有機(jī)熱載體爐出口壓力超過允許值的控制；循環(huán)泵停止運(yùn)行的聯(lián)鎖。為提高加熱爐的熱效率，爐子上部可設(shè)空氣預(yù)熱器或采用特種爐形式加熱，使加熱爐的熱效率達(dá)90%以上。4熱油系統(tǒng)的配置對(duì)熱油系統(tǒng)的配置應(yīng)滿足并注意以下幾點(diǎn)：熱油原料槽應(yīng)盡可能地放在加熱系統(tǒng)的最低處，以便放凈導(dǎo)熱油爐中的導(dǎo)熱油。熱油爐與熱油槽之間應(yīng)用隔墻隔開，且熱油槽的容積應(yīng)不小于總熱油量的1.2倍。膨脹槽(或稱膨脹器)一般不得安裝在熱油爐的正上方，以防止因膨脹而噴出的導(dǎo)熱油引起火災(zāi)，膨脹槽底部與熱油爐頂部垂直距離應(yīng)不小于1.5m。膨脹槽周圍不宜有其它易燃的危險(xiǎn)設(shè)備。熱油爐必須布置緊湊，一般布置在裝置一側(cè)；如裝置區(qū)域很大，可考慮布置在中間。5膨脹槽作用及注意事項(xiàng)膨脹槽在熱油系統(tǒng)中的作用主要有以下三點(diǎn)：一是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中因?qū)嵊团蛎浂鸬捏w積變化；二是保證熱油循環(huán)泵入口的一定壓力，使之不汽化；三是為系統(tǒng)添加熱油。熱油膨脹槽及其附屬系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：熱油膨脹槽的容積應(yīng)不小于熱油爐和管網(wǎng)系統(tǒng)中熱油在工作溫度下因受膨脹而增加容積的1.3倍;封閉式膨脹槽應(yīng)有壓力表和安全泄壓裝置；膨脹槽上部應(yīng)有至熱油槽的溢流管，溢流管直徑與膨脹管直徑一樣，且溢流管上應(yīng)無閥門；脹管要轉(zhuǎn)彎時(shí)，彎角不宜小于120°;膨脹管不得保溫，以保證膨脹槽溫度W70°C；膨脹槽上應(yīng)有現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)及液位報(bào)警裝置，而且液位計(jì)應(yīng)是板式不是玻璃式液位計(jì)。6熱油系統(tǒng)工藝管線設(shè)計(jì)及其它在熱油系統(tǒng)的工藝管線中，最高處應(yīng)設(shè)有排氣閥，最低處應(yīng)設(shè)有排污閥。對(duì)較長(zhǎng)的熱油系統(tǒng)管線，應(yīng)考慮熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)。為防止熱油泄漏，應(yīng)選用自然補(bǔ)償形式。熱油系統(tǒng)的管線除設(shè)備接口、儀表接口和閥門等處必須采用法蘭連接外，其它接口均采用焊接連接。在采用法蘭連接處，法蘭面應(yīng)是集槽面，且公稱壓力不低于1.6MPa，對(duì)于溫度高于300C的導(dǎo)熱油，則法蘭公稱壓力應(yīng)不低于2.5MPa。法蘭宜選用對(duì)焊型式，而不要用平焊型式的法蘭。熱油系統(tǒng)的法蘭墊片不允許使用石棉橡膠板，應(yīng)選用金屬纏繞墊或膨脹石墨復(fù)合墊。熱油系統(tǒng)的閥門應(yīng)選用不泄漏的波紋管密封閥門。熱油系統(tǒng)中，凡同熱油相接觸的管材，均不得選用鑄鐵或有色金屬材料。熱油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全閥，安全閥宜選用不泄漏的波紋管密封安全閥。應(yīng)選專用熱油循環(huán)泵，而不能用一般熱油泵代替。熱油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有火災(zāi)報(bào)警裝置。7熱油系統(tǒng)操作時(shí)應(yīng)注意的問題熱油系統(tǒng)能否安全運(yùn)行，除設(shè)計(jì)上應(yīng)注意上述問題外，在操作上還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首次開車或加入新的導(dǎo)熱油后必須進(jìn)行脫水和脫輕組分。當(dāng)系統(tǒng)升溫至100C時(shí)，應(yīng)放慢升溫速度，使水及輕組分充分氣化，并經(jīng)多次排空，待導(dǎo)熱油的溫度與壓力曲線符合其對(duì)應(yīng)關(guān)系后，方能進(jìn)入正常狀態(tài)。不同類型的導(dǎo)熱油不宜互混使用，嚴(yán)禁水及其它低沸點(diǎn)物質(zhì)混入其中，運(yùn)行中嚴(yán)禁向