导热油系统计算.doc

2.3 导热油循环量的确定及型号选择根据公式Q=G（t2-t1）C (1)式中t1导热油入导热油炉温度，； t2导热油出导热油炉温度,； C导热油平均比热，2.684kJ/kg；导热油密度，0.85g/cm3；Q导热油循环量； G导热油炉的供热量，5106kJ/h。 将以上数据代入式(1)，得Q为98m3/h，取导热油循环量Q为100m3/h。根据上述计算，选用型号为WD320型的导热油即满足工艺要求。2.4 导热油炉加热面积的确定取导热油炉热效率为0.75，取导热油炉辐射段占总有效热量的85，对流段占总有效热量的15。从理论上计算确定导热油炉辐射管及对流管所需的表面积是非常复杂的，在进行计算时，采用已知的热强度数据按下式确定所需的加热面积：对于辐射段：FR=QR/R (2)式中 QR辐射段吸收的热量，QR=0.85G； R辐射管的热强度，取94050kJ/m2h; FR辐射段加热面积，m2。将以上数据代入(2)式，得FR为39.97m2。对于对流段：Fc=Qc/c(3)式中 Qc对流段吸收的热量，Qc=0.15G； c对流管的热强度，取41800kJ/m2h; Fc对流段加热面积，m2。将以上数据代入(3)式，得Fc为17.94m2。即F=FR+FC (4)F总=F/0.75 (5)得F为57.91m2，F总为77.21m2，取F总为80m2。2.5 总循环系统所需导热油量的确定各塔加热器的容积V1为1.023m3，循环管道容积V2为5m3，导热油炉内加热管V3为2m3，导热油密度为0.85g/cm3，总容积V为8.023m3，总量P为6.82t。导热油加热系统设计及操作时应注意的问题赵刚山 甘李军（鞍山焦化耐火材料设计研究总院，鞍山114002) 目前，焦化行业中的不少装置已逐渐采用导热油加热技术，如炼焦配煤的加热脱湿、苯加氢、精酚装置的蒸馏供热、精蒽装置的蒸馏供热及保温和脱硫装置的熔硫釜加热等。该技术具有操作压力低、热效率高、加热均匀稳定、温控范围大、综合效益高等优点。但导热油供热与其它供热方式相比也有许多差别，再加上导热油的渗透性极强，使用温度与燃点非常接近，一旦泄漏极易引起火灾，甚至发生爆炸事故。为此，国家有关部门专门颁发了有机载体加热炉安全技术规程。通过学习该规程并结合热油系统的设计与操作经验，对导热油系统设计与操作的一些基本知识及注意事项作了初步总结，以供同行参考。1 导热油系统的组成及优点 导热油系统由加热炉、热载体、供热系统及辅助系统所组成。同传统的蒸汽供热系统相比，具有以下优点： (1) 可在较低压力下工作是其最大的优点，用热设备可获得较高的工艺温度。如用导热油时，压力在0.31.0MPa，温度为50400，而使用蒸汽时，压力为4.0 MPa，温度240260。 (2) 热效率高。一般有机热载体的热效率为7080%，最高的可达90%，而蒸汽锅炉的效率只有3040%. (3) 油温稳定。可以获得理想的工艺温度，而且温差变化极小，对提高产品质量起很大作用。 (4) 热载体加热炉与蒸汽锅炉相比较，节省了水处理设备、人员及药品等费用，并节约了大量锅炉用软水，减少了蒸汽冷凝水的排放量，尤其在缺水地区显得更为突出。 (5) 安全可靠。由于有机热载体加热系统的工作压力低，可减少跑冒滴漏现象。2 热载体的选择 热载体加热炉同一般加热炉不同，介质在炉内连续不断地循环加热。长时间加热后，热载体有可能聚合、结焦和变质，故在选择热载体时应注意以下几点：1) 传热性能好；2) 稳定性好，使用寿命长；3) 凝固点低，毒性小，腐蚀性小；4) 初馏点和闪点较高，安全性好；5) 价格适宜，货源可靠。 导热油可分为矿物油与合成油两大类。矿物油是以石油馏分为原料加工制成，主要是烷烃，分子通式CnH2n+2。矿物油的特点是原料来源丰富，价格便宜，一般50008000元/t，相对密度较小，在常温下不易氧化，无需氮封，使用温度低，一般不能超过310，国内的生产该类导热油的厂家较多。合成油是以化工或石油化工产品为原料，经有机合成制得。其特点是热稳定性好，使用温度范围宽，上限可达360，但价格昂贵，一般在1.53.0万元t之间。但国内生产的合成油质量未完全过关。 两种油的比较，合成油具有热稳定性好，使用温度高，可以再生并重复使用等优点，但缺点是毒性稍大一些，价格贵，而且目前主要靠进口。但对使用温度超过300的热载体加热装置，建议采用合成油。目前国内广泛采用的合成油是Mahlerm S或T66 。3 导热油加热炉的设计 导热油加热炉是热油系统的关键设备。对导热油炉的主要要求是炉内油温稳定，无局部过热现象。热油炉炉管主要有盘管式和锅壳式两种型式，一般选用盘管式，其优点是流速合理、无死角、无局部过热。根据有机热载体炉安全技术监察规程及有关条款说明，对热油炉设计应注意以下几个问题： (1) 炉子设计压力的选取。工作压力0. 3MPa, 且不低于0. 59MPa； (2) 炉管内导热油流速1. 5m/s，以防止导热油在炉管内局部过热、结焦和变质； (3) 有机热载体炉的受压元件等不得采用铸铁或有色金属制造; (4) 炉子应有下列控制装置： 根据有机热载体炉出口温度和蒸发量变化而自动调节燃烧器负荷的装置； 热功率2. 8MW的必须有点火程序控制装置； 炉膛息火保护装置。 (5) 炉子应设下列联锁装置： 液位下降到低于极限位置的联锁； 有机热载体炉出口温度超过允许值的控制； 有机热载体炉出口压力超过允许值的控制； 循环泵停止运行的联锁。 (6) 为提高加热炉的热效率，炉子上部可设空气预热器或采用特种炉形式加热，使加热炉的热效率达90%以上。4 热油系统的配置 对热油系统的配置应满足并注意以下几点： (1) 热油原料槽应尽可能地放在加热系统的最低处，以便放净导热油炉中的导热油。热油炉与热油槽之间应用隔墙隔开，且热油槽的容积应不小于总热油量的1.2倍。 (2) 膨胀槽（或称膨胀器）一般不得安装在热油炉的正上方，以防止因膨胀而喷出的导热油引起火灾，膨胀槽底部与热油炉顶部垂直距离应不小于1.5m。膨胀槽周围不宜有其它易燃的危险设备。 (3) 热油炉必须布置紧凑，一般布置在装置一侧；如装置区域很大，可考虑布置在中间。5 膨胀槽作用及注意事项 膨胀槽在热油系统中的作用主要有以下三点：一是调节系统中因导热油膨胀而引起的体积变化；二是保证热油循环泵入口的一定压力，使之不汽化；三是为系统添加热油。热油膨胀槽及其附属系统设计应注意以下几个问题： （1）热油膨胀槽的容积应不小于热油炉和管网系统中热油在工作温度下因受膨胀而增加容积的1.3倍； （2）封闭式膨胀槽应有压力表和安全泄压装置； （3）膨胀槽上部应有至热油槽的溢流管，溢流管直径与膨胀管直径一样，且溢流管上应无阀门； （4）胀管要转弯时，弯角不宜小于120; （5）膨胀管不得保温，以保证膨胀槽温度70； （6）膨胀槽上应有现场液位计及液位报警装置，而且液位计应是板式不是玻璃式液位计。6 热油系统工艺管线设计及其它 (1) 在热油系统的工艺管线中，最高处应设有排气阀，最低处应设有排污阀。 (2) 对较长的热油系统管线，应考虑热补偿设计。为防止热油泄漏，应选用自然补偿形式。 (3) 热油系统的管线除设备接口、仪表接口和阀门等处必须采用法兰连接外，其它接口均采用焊接连接。在采用法兰连接处，法兰面应是集槽面，且公称压力不低于1.6MPa，对于温度高于300的导热油，则法兰公称压力应不低于2. 5 MPa。法兰宜选用对焊型式，而不要用平焊型式的法兰。 (4) 热油系统的法兰垫片不允许使用石棉橡胶板，应选用金属缠绕垫或膨胀石墨复合垫。 (5) 热油系统的阀门应选用不泄漏的波纹管密封阀门。 (6) 热油系统中，凡同热油相接触的管材，均不得选用铸铁或有色金属材料。 (7) 热油系统应设有安全阀，安全阀宜选用不泄漏的波纹管密封安全阀。 (8) 应选专用热油循环泵，而不能用一般热油泵代替。 (9) 热油系统应设有火灾报警装置。7 热油系统操作时应注意的问题 热油系统能否安全运行，除设计上应注意上述问题外，在操作上还应注意以下几点： (1) 首次开车或加入新的导热油后必须进行脱水和脱轻组分。当系统升温至100时，应放慢升温速度，使水及轻组分充分气化，并经多次排空，待导热油的温度与压力曲线符合其对应关系后，方能进入正常状态。 (2) 不同类型的导