真空加热炉结构原理及设计操作维护要点PPT课件.pptVIP

真空加热炉结构原理及设计操作维护要点 开发事业部设备管理科2011年4月 1 热管的原理 1942年 美国人高格勒提出热管的工作原理 1964年 美国人格罗弗发明了这种新型的传热元件 从70年代开始 热管已从实验室研究迅速地转向实用阶段 在一段不含不凝结气体的封闭管段中 当液体端受热后 随着饱和蒸汽压力的提高 热量以音速向冷端传送 这也是所谓的热超导现象 图示中A 挥发性液体 B 挥发的蒸汽 C 开始凝结的蒸汽 D 凝结并落下的液体 2 热管的优异性能 很高的导热性优良的等温性热流密度可变性热流方向的可逆性热二极管与热开关性能环境的适应性 3 热管原理的应用 散热器 电子 航天等领域直接应用的金属毛细热管 真空锅炉 真空加热炉 直燃机 直燃式中央空调 热泵 管式太阳能 4 真空加热炉的概念 真空热水锅炉源于1972年苏黎世理工大学发明的真空锅炉的基本原理 1974年日本的田熊理工研究所据此开发出真空热水锅炉 并获发明专利 1982年 韩国富士特锅炉株式会社将真空热水锅炉推向市场 成为真空锅炉最早商业运用的品牌 真空加热炉是真空热水锅炉的一种 是指以水为中间介质 油气水为被加热介质的真空锅炉 5 真空加热炉的原理 在封闭容器的下端装载一定质量的水 在封闭容器的上端设置被加热工质的盘管 抽出容器内的空气 容器内的介质只剩下水和饱和水蒸汽两种介质 当容器内部温度低于该海拔条件下水的沸腾温度时 内部为负压状态 对容器的下端加热 水温升高 迅速蒸腾 形成蒸汽 蒸汽与上端的盘管换热 凝结成水滴落入下部 继续被加热 如此循环 形成动态平衡 6 真空加热炉原理动画 7 真空加热炉的特点 优点 热效率高 理论上可无限接近100 实际应用中达到85 92 单位体积功率大 约比传统加热炉节约钢材30 左右 锅筒内几乎无腐蚀 无结垢 中间介质损失极少 且无氧运行 失去结垢和腐蚀的物质基础 安全性好 负压运行 锅筒无爆炸的风险 缺点 理论极限温度为使用条件下的水的自然沸点 目前尚未找到安全经济可靠的高温中间介质 8 真空加热炉设计要点 盘管1 材质 盘管是唯一与腐蚀介质直接接触的部件 需对材质的耐腐蚀能力进行论证 2 强度设计 管壁最小厚度计算按公式3 热流密度 真空加热炉的理论热流密度非常大 为确保可靠 按标准设计取值范围11 25Kw m2为宜 4 弯头中心距 标准规定为2D 为减少冲刷损失 塔里木油田惯例取4D 5 为防止偏流及降低结垢速率 尽可能避免列管式设计 9 真空加热炉设计要点 烟道排烟温度设计不得低于烟气中酸气分压条件下的酸露点 直接采用含硫天然气作燃料 一般建议在190 200 之间 过高 则影响效率 过低 则因凝液 加剧腐蚀 烟气流速全自动机组取12 25m s 自然通风机组取5 8m s 防爆门开启压力不大于0 05Mpa 最小口径按0 025V v 可燃混合气容积 设置 10 真空加热炉设计要点 保护与控制1 真空阀泄流面积按公式2 真空阀泄放压力 小于0 03Mpa 微正压3 冬季严寒地区 应设操作间 以保证电气控制元件的可靠性 4 为防止可燃气体泄漏集聚 燃烧器进风通道上设置可燃气体报警器 并与燃烧机 排风设施控制连锁 11 真空加热炉操作要点 煮炉理论上 如果能保证锅筒内不含氧的条件下 煮炉是不必要的 但是 运行过程中客观存在泄漏的风险 所以我们要求新投产设备或酸洗后的设备要严格执行煮炉的规定 煮炉的目的 除锈 除污 表面钝化 煮炉的方法 煮炉配方包括氢氧化钠和磷酸三钠 按1 1比例配备 每吨水加4 6公斤药粉 无磷酸三钠可用碳酸钠替代 数量为磷酸三钠的1 5倍 也可单独采用碳酸钠煮炉 每吨水加6公斤 煮炉操作应缓慢升温至90 调整到小火 稳定温度4小时 关火冷却到60 以下排水 12 真空加热炉操作要点 排气真空加热炉排气十分重要 排气效果直接影响传热效率和锅筒内的腐蚀速率 排气步骤如下 锅筒温度设置到95 以上 烘炉 非必要步骤 结束后 直接大火烧开 直到真空阀打开 持续冒气5分钟以上 再设置温度上限到正常生产值或通入被加热介质 使锅筒温度降低 真空阀回座 重新加水 密封面泄漏检修后的设备 都必须重复排气步骤 13 真空加热炉操作要点 参数设置锅筒内温度的设置优先于盘管温度设置 因为锅筒内的热质具有强大的蓄热能力 波动速率较低 不至于使得加热炉频繁起停 正常情况下锅筒内的压力 对应的是测点温度条件下饱和蒸汽压力 测温等效于测压 所以温度控制优先于压力控制 如果要求被加热工质的温度为A 则初始设置锅筒温度下限A 30 上限温度为下限温度加15 然后根据工质实际出口温度进行调整 需改变启动 停机等程序时序 增 减控制点等问题 要由专业技术人员操作 14 真空加热炉维护要点 密封除真空阀需保持良好的密封效果外 外接的上水阀 排水阀 仪表接头等处的密封效果也需检查 检查方法1 听 当负压形成后 这些接头处没有吸气的声音 2 试 负压形成后 调整水浴温度上下限至极限差值 5 经过较长时间运行 真空度不下降 燃气管路系统的密封性能 直接影响生产安全 应定期用发泡剂仔细检查 15 真空加热炉维护要点 出力与效率加热炉出力 经长时间使用后 烟气系统积炭 热效率下降 直接影响加热功率 现场估算加热功率 可判断烟气系统积炭情况 估算方法 关闭盘管出入口阀门 直接大火烧锅筒内的水 结合水量和升温速度估算热功率 如热功率过低 则可判断烟气系统结焦积炭 此外 盘管结焦初期 可导致排烟温度过高 盘管换热效率 盘管换热效率降低的原因主要是管内结垢 换热效率的估算方式可由流量和温升估算 若锅筒温度不变流量不变且加热功率未变 温升下降明显 则可判断为管内结焦 此外 水位过高或空气排放不净也影响换热功率 真空加热炉一般情况下 不考虑锅筒内结垢问题 16 真空加热炉维护要点 仪表与控制减压稳压阀 膜片易浸油老化变形 影响减压稳压效果 探针 探针表面长期接触火焰 易受污染 灵敏度降低或失效 液位计 液位计翻板受沙尘 高温等影响 容易卡死 冬季液位计可能受冻 可能失灵 风压开关 长期使用测压孔容易堵塞 同时 这是一个较高灵敏度的仪表 也容易损坏 电磁阀 现场气质不够洁净 容易使得执行机构卡死 动作不到位 点火电极 点火电极容易受污染积炭 还可能发生塑性形变 火花强度降低或不打火 17 简单的介绍结束 若需要更深层次更细致的了解 请参照新远公司的培训课件及学习相关规范标准 谢谢 18 附件 真空相变加热炉学习课程 库尔勒新远石油技术服务有限公司 19 真空相变加热炉的课程目录 一 真空相变加热炉本体部分1 结构 工作原理原理 型号说明2 日常维护与保养3 加热炉检查保养记录4 停运5 投运6 常见故障的判断与处理二 真空相变加热炉加热装置 燃烧器1 结构 工作原理2 日常与定期维护保养3 启停燃烧器操作4 常见故障的判断与处理 三 真空相变加热炉的控制系统1 工作原理2 组成3 主要功能4 维护及注意事项 20 一 真空相变加热炉本体部分 1 结构 工作原理原理 型号说明2 日常维护与保养3 加热炉检查保养记录4 停运5 投运6 常见故障的判断与处理 21 1 真空相变加热炉结构 1 盘管2 本体3 烟囱4 烟箱5 操作间6 燃烧器7 火筒8 烟管9 回烟室10 防爆门 22 真空相变加热炉的工作原理 相变换热原理 燃烧器将燃料充分燃烧 热量经加热炉火筒 辐射受热面 及烟管 对流受热面 传递给锅壳内中间介质水 水受热沸腾由液相变为汽相蒸发 水蒸汽逐步充满炉体的汽相空间 由于盘管内被加热介质管壁温度远低于蒸汽温度 从而使蒸汽在盘管外壁冷凝 并把热量传递给盘管内介质 冷凝后的水在重力作用下落回水空间 如此循环往复 实现了相变换热过程 真空度的形成 首次启炉或在没有真空度 加热炉运行压力到正压 时须要排空 排空前 关闭加热炉的介质进口阀门 将控制燃烧器的水浴控制停炉温度设定在95 待加热炉蒸汽压力达到0 02 0 04MPa时真空阀会自动打开排汽 在排放水蒸气的同时会把加热炉内的空气排出 排放时间控制在约5 8分钟 打开介质进口阀门 低温介质进入盘管 水蒸气遇盘管冷凝成液态水 汽压降低 最终运行压力低于外界标准大气压 即运行压力正常在 0 05 0MPa 从而实现了加热炉容器的真空 23 型号的说明 燃料种类 Y Q YQ 壳程压力 MPa 管程压力 MPa 管程介质加热炉功率 kW 加热炉型号 24 型号说明 真空加热炉 VH 采暖真空加热炉 CWNS 天然气真空加热炉 VHG 加热炉功率 用四位数字表示 不足位时前面补零 管程介质 即被加热的介质符号 原油 Y 污水 SY 天然气 Q 多种介质 DY 采暖水 SH 管程压力 被加热介质的设计压力 单位MPa 被加热介质为多种介质 则此项不表示 壳程压力 单位MPa 此项不表示 一般工作压力为 0 01MPa 0 02MPa 燃料种类 Q 天然气 Y 油 YQ 油气两用 25 2 日常检查 维护与保养 1 液位计的显示真实 清晰2 检查压力 温度仪表的有效期 显示是否正常3 各仪表阀门的密封性4 加热炉介质进出口压力及压差5 加热炉要求添加软化水 定期对水质进行化验是否达标 每3 6个月化验一次 6 一年检查一次加热炉法兰连接处的垫片 O型密封圈有无破损 炉体盘管管线及燃料管线的管道 阀门有无泄漏 如有及时更换7 一年一次打开前烟箱观察对流受热面有无积灰 烟箱内保温是否完好 尾部受热面是否存在腐蚀 8 从人孔进入检查烟管焊缝 板边等处有无裂纹 腐蚀现象 根据现场情况进行维护修理 锅筒内有无水垢 水渣等 必要时可进行清理并排污 26 3 真空相变加热炉检查保养记录 27 4 停运 1 正常停运加热炉在冬季长时间停止运行 要将加热炉内的水彻底排出 以防冻结 2 紧急停炉在下列情况下操作人员应采取措施紧急停炉 a 加热炉内水位急剧上升或下降 b 加热炉内压力急剧上升 c 压力表或真空阀出现失灵或故障3 加热炉停运 炉体的防腐保养a 干法保养b 湿法保养 28 a 干法保养 一般情况下一个月以上的 易采取干法保养 干燥剂不要直接接触加热炉金属表面 可装在铁盘等容器内 为了防止干燥剂吸潮发胀 故只装容器的1 2 1 3 防止发胀后溢出 存放干燥剂后要关严人孔 手孔和其它孔盖 汽 水管道上的阀门必须截断 最好用盲板堵死 每月应检查一次 生石灰变粉时及时更换 b 湿法保养 不超过一个月的可用湿法保养 炉水最好用原来的炉水 再次是软化水 还可用碱液法 加碱后 用微火加热炉水80 100 保持2 3小时 使其循环 炉水碱浓度均衡 压力降低时 再把炉水加满 并使保养期间一直保持这个压力 碱度应定期化验 降低时 应随时补充 碱液浓度可根据选用碱的成分来配制 加热炉重新使用前 应全部放出炉内碱水 最好备储液池 以利再用 同时 须用净水冲洗 29 5 投运 1 投运前检查检查加热炉各阀门仪表连接是否完好给加热炉加入软化水 加至液位计的1 2 2 3处打开燃气阀门检查供气压力 减压阀门前 0 1 0 4MPa 调整燃烧器燃烧压力 减压阀门后 0 002 0 005MPa设定燃烧器个部件的参数 空气压力开关 1 3mbar燃气低压开关 2 5 5mbr燃气高压开关 50 100mbr给仪表和控制柜送电检查供电是否正常设定水浴温度比例调节仪参数 根据工矿要求设定启炉值 停炉值 目标值设定控制系统的人机界面的参数 根据现场工矿设定 排烟温度高报链锁值 水浴温度高报联锁值 锅筒压力高报链锁值 燃气压力高报联锁值 加热炉液位低报链锁值等 30 2 启炉 1 合上燃烧器控制柜运行开关 启动点火程序 以下为程控器自动控制 2 风机启动吹扫 风门开到最大设定值 吹扫大约30秒后 3 风门开始关小 准备点火 4 点火变压器启动 延时大约4秒 4秒后自动断电 5 点火变压器启动2秒后 电磁阀打开 6 建立火焰 并且火焰监测器启动 火焰监测器在启动和运行过程中一直处于运行状态 火焰在3秒内不能建立或检测不到火焰 程控器会闭锁自动切断电磁阀和风机电源 终止点火程序 7 火焰建立成功 点火程序结束 燃烧器进入温控自动运行阶段 如果在小火向大火转换过程中火焰异常熄灭 调整空气的配比 8 火焰建立不成功 程控器会发出报警指示并且连锁停机 调整燃气和空气的配比 按复位按钮 重复2 7步点火程序 直到建立火焰 注意 按复位按钮时间不允许超过4秒 否则程控器易损坏 31 3 建立真空关闭加热介质的进口阀门将控制燃烧器的水浴控制停炉温度设定在95 待加热炉蒸汽压力达到0 02 0 04MPa时真空阀会自动打开排汽 在排放水蒸气的同时会把加热炉内的空气排出排放时间约5 8分钟打开加热介质进口阀门 低温介质进入盘管 水蒸气遇盘管冷凝成液态水 汽压降低 最终运行压力低于外界标准大气压 运行压力正常在 0 05 0MPa 从而实现了加热炉容器的真空 将燃烧器的水浴控制温度设回正常运行值4 真空相变加热炉投入正常运行 特别注意 首次安装投运或酸洗过的真空相变加热炉需要煮炉 一般采用碱煮 32 煮炉煮炉工作的重要性 1 新炉的煮炉工作除了清除油污 锈迹和杂物外 更主要的是要在金属表面形成耐腐蚀钝化膜2 酸洗后的锅炉 开炉前必须进行煮炉工作 在活性金属表面形成一层钝化膜 新安装锅炉或酸洗后的锅炉 普遍存在一种现象 即锅炉水垢很薄或基本无水垢 水处理效果亦不错 但在受压元件水侧金属壁上 有一定程度 分布广泛的锈泡 锈泡下存在着点状腐蚀 浓度在0 3 0 4mm左右 个别锅炉达到0 6mm 呈明显的氧化腐蚀现象 所以 必须重视锅炉的煮炉工作 碱煮药剂量 无水磷酸三钠可用碳酸钠代替 数量为磷酸钠的1 5倍 33 煮炉原理 碱煮药剂成份 烧碱和磷酸三钠组成a 烧碱的主要成分是氢氧化钠NaOH 它对油污以及硅酸盐垢都有一定的溶解作用 氢氧化钠NaOH与硅酸盐的反应如下 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O硅酸钠Na2SiO3又称水玻璃 它是易溶于水的物质 b 磷酸三钠Na3PO4的作用是使坚硬 致密的硫酸钙水垢和碳酸钙水垢转型变成松软的磷酸钙水垢 起反应如下 3CaSO4 2Na3PO4 Ca3 PO4 2 3Na2SO43CaSO3 2Na3PO4 Ca3 PO4 2 3Na2SO3磷酸钙Ca3 PO4 2水垢能被盐酸溶解 Ca3 PO4 2 6HCL 3CaCL2 2H3PO4故 硫酸盐水垢或碳酸盐水垢经碱煮转型后生成的磷酸钙水垢Ca3 PO4 2 可以用盐酸清洗剂除去 34 碱煮除垢的工艺流程 1 除泥渣 洁垢面 为碱 煮 创造良好的条件2 配制碱煮液3 煮炉 常压煮炉 带压煮炉4 碱监督5 水冲洗 35 加热炉常见故障判断与处理 36 真空相变加热炉加热设备全自动燃气燃烧器 37 二 加热炉加热装置 燃烧器 1 结构 工作原理2 日常与定期维护保养3 启停燃烧器操作4 常见故障的判断与处理 38 1 风压开关2 安全电磁阀A3 燃气压力开关4 安全电磁阀B5 比例蝶阀6 燃气比例机构7 连接盘8 密封垫9 燃烧头10 电控柜11 点火器12 电眼13 燃烧头调节旋钮14 点火电极15 伺服电机16 点火管路17 电机 燃烧器结构原理 39 燃烧器基本配件 压力开关程控器电眼点火变压器电磁阀组伺服电机燃烧头 40 燃烧器供气管路流程图 a 燃气 测量和调压装置 基本燃烧系统1 切断阀2 过滤器3 燃气压力表4 燃气压力调节器5 流量仪6 户外紧急切断阀7 手动关闭阀8 过滤器9 燃气压力表10 燃气压力稳定调节器11 柔性连接12 燃气压力表13 主燃气安全关闭阀14 主燃气流量控制阀15 燃烧器D 燃气压力调节装置与燃气阀组之间的距离大于2米 41 燃烧器工作原理 燃烧器运行时序图 LFL1 322程控器 42 1 合上燃烧器控制柜运行开关 启动点火程序 为程控器自动控制 2 风机开始吹扫 风门开到最大设定值 吹扫大约30秒后 3 风门开始关小 准备点火 4 点火变压器启动 延时大约4秒 4秒后自动断电 5 点火变压器启动2秒后 电磁阀打开 6 建立火焰 并且火焰监测器启动 火焰监测器在启动和运行过程中一直处于运行状态 火焰在3秒内不能建立或检测不到火焰 程控器会闭锁自动切断电磁阀和风机电源 终止点火程序 7 火焰建立成功 点火程序结束 燃烧器进入温控自动运行阶段 如果在小火向大火转换过程中火焰异常熄灭 调整空气的配比 8 火焰建立不成功 程控器会发出报警指示并且连锁停机 调整燃气和空气的配比 按复位按钮 重复2 7步点火程序 直到建立火焰 注意 按复位按钮时间不允许超过4秒 否则程控器易损坏 燃烧器的启动时序 43 日常维护与保养 1 日常检查与维护 燃烧状态 每天应多次检查燃烧器燃烧火焰状态及颜色 正常火焰 火焰根部为蓝焰 火焰端部为黄焰 烟囱无黑烟 燃烧器电压 要用万用表测量燃烧器供给电压 每天一次 燃烧器电机 电机运行声音是否正常 每天要随时检查 燃烧器外壳 保持燃烧器外壳的清洁 每天清洁一次 在运行和启机前检查调压阀前后压力是否正常 如果燃料是湿气 根据气含水货油污的情况定期排污放空巡检过程中检查燃烧器的仪表显示是否正常 有无异响 有计划的停机或备用时 必须关闭电源 关闭气源 并挂牌提示 44 2 定期维护保养 根据使用环境 1 2个月对燃烧器需要进行一次定期检查 维护保养 燃气泄漏 接通燃气后 要用发泡剂仔细检查燃气管道各接口处有无泄漏 燃气管道过滤器 每隔1个月检查清理一次 燃气调压器 每隔1个月检查清理一次阀口垫 燃气阀组过滤网 燃气过滤网应两周清洁一次 过滤网太脏应及时更换 燃烧头 打开燃烧器确保燃烧头所有部件良好 没有因高温而变形 没有由环境而带来的赃物 并保持部件位置的正确 风扇 确保风扇叶片上没有积灰 因为积灰会影响进风量 引起不完全燃烧 检查风扇与电机轴的锁紧螺钉是否紧固 风扇是否发生轴向位移 燃烧器外部 检查接线端子上是否有紧固螺钉松动 燃烧器内部接线 检查接线是否锁紧无松动 检查完成后将线槽盖盖上 恢复出厂状态 燃料状态发生变化时 重新调整燃烧器 注 只有受过专业训练的人员才能拆卸部件 进行维护及器件更换 不要将螺丝垫圈等金属件遗留在燃烧器内部 否则有损坏设备的危险 45 操作规程 启炉前的准备 检查加热炉液位是否正常 禁止缺水启炉 检查加热炉及燃烧器表面是否清洁 尤其是燃烧机风口处禁止放任何杂物 送电 检查电源各相之间 相零之间电压是否正常 相零位置是否正确 合上控制柜空气开关 电源断路器 检查各仪表及指示是否正常 给电机送电 检查电机是否正转 与电机转向箭头一致 运行 否则调换电机电源线任意两相 检查防爆门是否灵活 启炉 合上仪表柜电源 合上燃烧器控制柜电源开关 启动点火程序 为程控器自动控制 风机开始吹扫 延时大约30秒 风门开始关小 准备点火 点火变压器启动 延时大约4秒 4秒后自动断电 点火变压器启动2秒后 电磁阀打开 建立火焰 并且火焰监测器启动 火焰监测器在启动和运行过程中一直处于运行状态 火焰在3秒内不能建立或检测不到火焰 程控器会闭锁自动切断电磁阀和风机电源 终止点火程序 火焰建立成功 点火程序结束 燃烧器进入温控自动运行阶段 如果在小火向大火转换过程中火焰异常熄灭 调整空气的配比 火焰建立不成功 程控器会发出报警指示并且连锁停机 调整燃气和空气的配比 按复位按钮 重复2 7步点火程序 直到建立火焰 将温控仪表设定值设为100 排气 关闭流程 将加热炉温度烧至真空阀打开 通过带压的蒸汽将炉内空气带走 从而使加热炉炉内产生真空状态 首次运行或加热炉没有真空状态时进行排空 排空大约5 8分钟 打开进出口流程 将温控仪表值设定为工作运行状态 加热炉投入正常运行状态 停炉 关闭燃烧器电源 关闭仪表柜电源 关闭燃料气阀门 长时间停用建议放掉加热炉内的水 注意事项 按复位按钮时间不允许超过4秒 否则程控器异损坏 保持燃烧器的清洁 点火过程中远离防爆门 以防伤及身体 运行过程中 注意观察加热炉的压力 0 05 0 02MPa 进炉膛燃烧的燃气压力2 8kpa 加热炉液位 炉子的2 3 加热炉低液位 超温会连锁停机 排出故障后自动启机 46 燃烧器的故障分析判断与处理 常用的程控器LFL 转盘指示 47 故障分析判断与处理 不启动 1 无电源供电 闭合电源或检查电路2 程控器锁定 复位3 程控器保险烧断 更换4 程控器损坏 更换5 安全关闭信号输入端断开 检查电路6 电机远程控制开关损坏 更换7 电机损坏 维修或更换8 电机热保护器保护 复位9 控制器端子8无输入 检查连接或伺服机构设置10 控制器端子12与4没有闭合 检