导热油系统热负荷与循环泵扬程匹配设计计算书

导热油供热系统热负荷与循环泵扬程匹配设计计算书工程名称×××项目导热油供热系统（设计案例）文件类别设计计算书设计阶段详细设计（施工图设计）版本A/0编制日期2026年9月编制：＿＿＿＿＿＿审核：＿＿＿＿＿＿批准：＿＿＿＿＿＿本计算书依据现行国家标准、行业规范编制，全部设计计算结果均应经审核确认后方可用于施工图与设备订货。

目录TOC\o"1-2"\h\z\u目录 21设计依据与范围 11.1设计任务与范围 11.2引用标准与规范 11.3设计基础条件 22系统方案与工艺流程 22.1系统组成 22.2系统流程说明 32.3主要设计参数 43导热油选择与物性参数 43.1选型原则 43.2选型结果 43.3物性参数 54热负荷计算 64.1工艺热负荷 64.2管道散热损失计算 64.3设备及附件散热损失 74.4总热负荷与设计裕量 74.5加热炉额定热功率与燃料消耗量 85导热油循环流量与管径计算 85.1导热油循环流量 85.2流速控制原则 95.3管径选择与流速校核 95.4管道壁厚与压力等级 96管路水力计算 106.1阻力计算模型 106.2局部阻力系数取值 116.3各管段阻力计算 116.4系统总阻力与最不利回路 127循环泵扬程计算与选型 137.1泵扬程计算 137.2泵流量确定 147.3泵选型 147.4泵汽蚀余量校核（防高温气化） 147.5泵轴功率与电机选型 157.6泵与管路特性匹配校核 157.7泵的安装与运行要求 168膨胀与储油系统计算 178.1系统导热油总容量 178.2膨胀量计算 178.3高位膨胀槽 178.4低位储油槽 188.5膨胀槽温度控制与惰性气体保护 189安全校核与保护措施 189.1流速安全校核 189.2温度安全校核 199.3压力安全校核 199.4管道热膨胀补偿 199.5联锁保护 209.6消防安全 2010计算结果验证 2010.1能量平衡验证 2010.2温差与流量自洽验证 2110.3泵匹配验证 2110.4汽蚀余量验证 2110.5强度验证 2110.6容积验证 2110.7水力参数合理性验证 2111计算结果汇总 2212总结与建议 2312.1主要结论 2312.2设计要点提示 23PAGE11设计依据与范围1.1设计任务与范围本计算书针对×××化工装置导热油供热系统开展热负荷、导热油循环流量、管径、管路水力、循环泵扬程与选型、膨胀与储油系统、管道强度及安全保护等专项设计计算，并给出计算结果的交叉验证与总结，作为设备选型、施工图设计和运行管理的设计依据。计算对象为以燃气有机热载体炉为热源的液相强制循环导热油供热系统，典型工艺参数：设计工艺热负荷1200kW，供油温度300℃、回油温度270℃。本计算书覆盖设计范围包括：热负荷（工艺热负荷、管道及设备散热损失、设计裕量）；导热油选型与物性参数；循环流量与管道水力计算（流速、管径、沿程与局部阻力）；循环泵流量、扬程、汽蚀余量、轴功率与电机选型；泵与管路特性匹配校核；高位膨胀槽与低位储油槽容积及安装高度；管道壁厚与压力等级；管道热膨胀补偿；超温、超压、低流量等安全联锁与保护措施。本计算书以通用工程方法编制，引用标准均采用现行有效版本；具体工程实施时，应根据最终订货设备的厂家数据（加热炉盘管阻力、用热设备压降、泵性能曲线与必需汽蚀余量、导热油实测物性等）对计算结果进行复核修正。1.2引用标准与规范表1-1本计算书引用的主要标准与规范（现行有效版本）序号标准编号标准名称1GB23971-2025有机热载体2GB/T17410-2023有机热载体炉3TSG11-2020锅炉安全技术规程4GB50041-2020锅炉房设计标准5GB/T20801.1-2025压力管道规范第1部分：工业管道（含原第3部分设计与计算要求）6GB/T8163-2018输送流体用无缝钢管7GB/T3215-2025石油、石化和天然气工业用离心泵8HG/T20570-95化工装置工艺系统工程设计规定（含HG/T20570.5-95泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定）9NB/T47003.1-2022常压容器第1部分：钢制焊接常压容器10GB50160-2008（2018年版）石油化工企业设计防火标准11GB/T23800-2009有机热载体热稳定性测定法12TSGZF001-2006安全阀安全技术监察规程1.3设计基础条件表1-2设计基础条件汇总项目设计取值备注工艺热负荷（用热设备）1200kW（设备A700kW+设备B500kW）本工程设备负荷供油温度t1300℃加热炉出口回油温度t2270℃泵入口（回油侧）设计温差Δt30℃t1−t2导热油L-QC320（合成芳烃型）GB23971-2025加热炉燃气有机热载体炉，额定热功率1500kW液相强制循环环境温度20℃本工程所在地区冬季计算温度设计压力（管道）1.0MPa（表压）≥1.1倍系统最高工作压力设计温度（管道）330℃供油温度+波动裕量管道材质20#无缝钢管（GB/T8163-2018）Sch40用热设备型式列管式换热器（设备侧压降40~45kPa）厂家提供2系统方案与工艺流程2.1系统组成本系统为液相强制循环闭式（设高位膨胀槽）导热油供热系统，主要设备与管路组成如下：①燃气有机热载体炉（1500kW）——加热热源；②高温导热油循环泵（屏蔽泵/磁力泵）——循环动力；③分油缸、集油缸——供、回油汇集分配；④用热设备A、B——工艺热用户；⑤高位膨胀槽——吸收导热油受热膨胀量并稳定系统压力；⑥低位储油槽——系统停运时储油；⑦循环管路过滤器、各切断阀、止回阀、安全泄放与测量仪表等。循环流程：循环泵出口（供油300℃）→有机热载体炉加热→分油缸→并联支路至用热设备A、B→集油缸→循环管路过滤器→循环泵入口（回油270℃），构成闭合回路。系统工艺流程图见图2-1。图2-1导热油供热系统工艺流程图（示意）2.2系统流程说明导热油由循环泵加压后进入有机热载体炉盘管，经炉膛辐射段与对流段加热至300℃，经分油缸按需分配至各用热设备；在用热设备换热器内释放热量后温度降至270℃，汇集至集油缸，经回油总管与过滤器后返回泵入口，完成一次循环。高位膨胀槽通过膨胀管与回油总管（泵吸入侧）相连，其最低液位高于系统最高点及泵入口，一方面吸收系统内导热油受热膨胀量，另一方面为泵入口提供必要的静压头，防止高温导热油气化引起泵汽蚀。低位储油槽在系统检修或停炉时接收全部导热油。加热炉出口设温度、压力测点；泵出口设止回阀与切断阀；泵入口设粗过滤器；膨胀槽设低液位报警、放空与安全泄放装置；系统设置超温、低流量、低压差联锁保护，详见第9章。2.3主要设计参数表2-1系统主要设计参数表参数符号数值单位导热油循环流量（设计工况）V77.0m³/h设计温差Δt30℃供油/回油温度t1/t2300/270℃循环泵流量（选型）Qp90m³/h循环泵扬程（选型）H35m液柱系统设计压力/设计温度P/T1.0/330MPa/℃高位膨胀槽容积Vexp2.0m³低位储油槽容积Vst6.0m³3导热油选择与物性参数3.1选型原则依据GB23971-2025《有机热载体》和TSG11-2020第10章的规定，有机热载体的选择应满足下列要求：（1）最高允许使用温度应高于有机热载体锅炉最高工作温度至少10℃；对于炉膛辐射受热面平均热流密度大于0.05MW/m²的锅炉，应至少高出20℃；（2）L-QB、L-QC类有机热载体的最高允许液膜温度为最高允许使用温度加20℃，设计时应校核盘管内壁液膜温度不超过该值；（3）导热油应具有较高的自燃点、闪点与良好的热稳定性，高温下结焦倾向小，满足GB/T23800热稳定性要求；（4）高温下蒸气压应尽可能低，以利于泵吸入侧防气化；低温时粘度应适中，便于冷态启动与预热。3.2选型结果本系统供油温度300℃，按上述要求导热油最高允许使用温度应不低于320℃（即≥300+20℃），故选用L-QC320合成芳烃型导热油（最高允许使用温度320℃，最高允许液膜温度340℃）。供油温度300℃较最高允许使用温度低20℃，满足GB23971-2025及TSG11-2020的温度裕量要求。导热油选用型号、批次经热稳定性型式试验合格，符合GB23971-2025的L-QC320指标要求。3.3物性参数导热油物性按厂家实测数据并经线性插值取值，用于水力计算的关键工况为平均温度285℃，见表3-1与图3-1。工程实施时应以最终订货导热油的实测物性（密度、比热、粘度、蒸气压）复核全部水力计算。表3-1L-QC320导热油物性参数表（设计取值）温度t

℃密度ρ

kg/m³比热容cp

kJ/(kg·K)运动粘度ν

mm²/s导热系数λ

W/(m·K)饱和蒸气压

kPa（绝压）2010001.86280.128≈01009562.104.00.124≈02009032.421.450.117≈12708642.670.820.110≈152858502.750.750.108≈203008422.800.680.106≈303208302.880.580.102≈45图3-1L-QC320导热油主要物性随温度变化曲线（设计取值）4热负荷计算4.1工艺热负荷工艺热负荷为各用热设备在设计工况下需要的有效热量，由工艺专业提供，见表4-1。表4-1用热设备工艺热负荷序号用热设备工艺热负荷Qi（kW）备注1用热设备A700换热器压降45kPa2用热设备B500换热器压降40kPa合计—1200—4.2管道散热损失计算高温导热油管道及设备表面散热损失按下式计算（单位长度保温管道）： ql=to式中：q_l——单位长度管道散热损失，W/m；t_o——导热油温度，℃；t_a——环境温度，℃，取20℃；λ_ins——保温材料导热系数，W/(m·K)，硅酸铝纤维毡80℃工况取0.06；D_1、D_2——管道外径与保温层外径，m；h_s——保温层外表面对流与辐射综合放热系数，W/(m²·K)，室内取10。保温结构：供回油主管保温厚度80mm，支管及吸入管保温厚度60mm。代入计算（仅列结果）：表4-2管道散热损失计算表管段规格长度L（m）保温厚δ（mm）q_l（W/m）散热损失（kW）供/回油主管DN125（139.7×6.55）60×28013115.7支管A/BDN80/DN6550×260110~11611.6泵吸入管DN150（168.3×7.11）20601823.6合计————30.9管道散热损失Q2=30.9kW，取31kW。4.3设备及附件散热损失用热设备本体、分集油缸、膨胀槽、过滤器等外表面散热损失，按保温后表面散热密度150~200W/m²估算，本系统合计取Q3=12kW。4.4总热负荷与设计裕量系统总热负荷Qs为工艺热负荷与各项散热损失之和： Qs=Qi考虑负荷波动、导热油老化结焦引起传热性能下降及未来增容等因素，设计裕量系数k取15%，设计热负荷Qd按下式计算： Qd=Qs代入：Q_s=1200+31+12=1243kW；Q_d=1243×1.15=1429.5kW。表4-3热负荷汇总表项目符号数值（kW）备注工艺热负荷∑Qi1200设备A+B管道散热损失Q231按表4-2设备及附件散热Q312估算系统总热负荷Qs1243Q1+Q2+Q3设计裕量（15%）k·Qs186.5—设计热负荷Qd1429.5取整4.5加热炉额定热功率与燃料消耗量按GB50041-2020及GB/T17410-2023要求，加热炉额定热功率应不小于设计热负荷并留有一定制造与老化裕量，本工程选取燃气有机热载体炉额定热功率Qf=1500kW（相对设计热负荷裕量约4.9%，相对系统总热负荷裕量约20.7%）。燃气有机热载体炉燃料（天然气）消耗量按下式计算： B=QfQnet,ar式中：B——天然气耗量，Nm³/s；Q_net,ar——天然气低位发热量，取35.588MJ/Nm³；η_b——锅炉热效率，取0.92。代入：B=1500/(35588×0.92)=4.58×10⁻²Nm³/s=164.9Nm³/h，取165Nm³/h。加热炉配套燃烧器、鼓引风及烟囱按此耗气量及烟气量另行设计（不在本计算书范围）。5导热油循环流量与管径计算5.1导热油循环流量为保证各用热设备供油温度稳定，系统循环流量按设计热负荷、设计温差及导热油比热容计算： G=Qdcp V=Gρ （式中：G——导热油质量流量，kg/s；V——体积流量，m³/s；c_p——平均温度285℃下比热容，取2.75kJ/(kg·K)；Δt——设计温差30℃；ρ——285℃下密度，取850kg/m³。代入：G=1500/(2.75×30)=18.18kg/s；V=18.18/850=2.14×10⁻²m³/s=77.0m³/h。即系统设计循环流量77.0m³/h（65.45t/h）。5.2流速控制原则导热油高温下易在边界层结焦，流速过低将加速结焦与老化；流速过高则增大阻力并产生冲蚀。本计算书控制流速范围如下：供回油主管1.5~2.5m/s；支管1.5~2.5m/s；加热炉盘管1.5~3.0m/s（不宜低于1.5m/s防止结焦，不宜超过3.0m/s防止冲蚀）；泵吸入管0.8~1.5m/s（降低吸入阻力、防止汽蚀与气蚀）。5.3管径选择与流速校核管径按推荐流速初选，按下式计算： d=4Vπv （实际流速校核： v=4Vπd2式中：d——管道内径，m；v——介质流速，m/s。各管段管径、流速与流态校核见表5-1。表5-1各管段管径与流速校核表（设计流量77.0m³/h）管段公称直径规格（外径×壁厚）

mm内径d

mm流速v

m/s推荐范围

m/s判定泵出口至炉入口DN125139.7×6.55126.61.701.5~2.5合格加热炉盘管DN100114.3×6.02102.32.601.5~3.0合格炉出口至分油缸DN125139.7×6.55126.61.701.5~2.5合格支路A（700kW）DN8088.9×5.4977.92.091.5~2.5合格支路B（500kW）DN6576.1×5.1665.82.101.5~2.5合格集油缸至泵入口DN150168.3×7.11144.81.300.8~1.5合格5.4管道壁厚与压力等级按GB/T20801系列标准（现行版）内压直管最小壁厚公式计算： t=PDo2[σ]φ+2PY式中：P——设计压力，取1.0MPa（表压）；D_o——钢管外径，mm；[σ]——20#钢330℃许用应力，取97MPa（GB/T20801.2/GB150许用应力表插值）；φ——纵向焊接接头系数，无缝钢管取1.0；Y——温度修正系数，碳钢≤482℃取0.4。计算壁厚加腐蚀裕量C2=1.5mm，并按钢管壁厚负偏差12.5%圆整。计算结果见表5-2。表5-2管道壁厚计算与选用表（P=1.0MPa，[σ]=97MPa）公称直径外径Do

mm计算壁厚t

mm加腐蚀裕量

mm最小名义厚度

mm选用壁厚

mm判定DN150168.30.862.362.707.11（Sch40）合格DN125139.70.722.222.546.55（Sch40）合格DN100114.30.592.092.396.02（Sch40）合格DN8088.90.461.962.245.49（Sch40）合格DN6576.10.391.892.165.16（Sch40）合格全部管道选用20#无缝钢管（GB/T8163-2018），壁厚等级Sch40。计算壁厚很小，选用Sch40主要为满足刚度、连接（焊接/法兰）及长期高温氧化减薄裕量要求。管道压力试验按GB/T20801执行，液压试验压力取1.5倍设计压力（1.5MPa）。6管路水力计算6.1阻力计算模型管路阻力由沿程阻力与局部阻力组成： ΔP=ΔPf+ΔP ΔPf=λL ΔPl=ξ雷诺数与摩阻系数： Re=vdν （ 1λ=-1.8log10式中：ΔP_f——沿程阻力，Pa；ΔP_l——局部阻力，Pa；λ——Darcy摩阻系数，按Haaland显式公式计算；L——管段长度，m；d——内径，m；ρ——密度，850kg/m³；v——流速，m/s；Σξ——管段局部阻力系数之和；Re——雷诺数；ν——运动粘度，0.75×10⁻⁶m²/s（285℃）；ε——绝对粗糙度，新无缝钢管取0.15mm。全部管段Re均大于10⁴，处于湍流粗糙过渡区。6.2局部阻力系数取值局部阻力系数按HG/T20570系列规定及常规设计手册取值，本系统主要元件取值见表6-1（含弯头、阀门、变径、设备进出口等，按各管段分别累加）。表6-1局部阻力元件ξ值取值表元件ξ值元件ξ值90°弯头（R/D=1.5）0.30闸阀（全开）0.20三通（分流/汇流）0.60止回阀（旋启式）2.50渐扩/渐缩变径0.30软接头/补偿器0.50换热器进出口（各）1.00分/集油缸进出口（各）0.506.3各管段阻力计算按最不利回路（循环泵→加热炉→分油缸→用热设备B→集油缸→循环泵）逐段计算，结果见表6-2。换热器压降由设备厂家提供；过滤器压降按清洁状态25kPa计（含滤网堵塞裕量，运行时以压差计监控，超过80kPa时清洗或更换滤芯）。表6-2最不利回路各管段阻力计算明细表（设计流量77.0m³/h，285℃）管段L

md

mmv

m/sReλΔPf

kPaΣξΔPl

kPa小计

kPa泵出口—炉入口（DN125）20126.61.702.87×10⁵0.02134.134.35.289.41加热炉盘管（DN100）150102.32.603.55×10⁵0.022293.69823.03116.72炉出口—分油缸（DN125）15126.61.702.87×10⁵0.02133.101.61.965.06支路B去程（DN65）2565.82.101.84×10⁵0.025117.762.95.4123.17用热设备B换热器————————40.00支路B回程（DN65）2565.82.101.84×10⁵0.025117.762.64.8522.61集油缸—泵入口（DN150）20144.81.302.51×10⁵0.02082.061.91.363.42循环过滤器（清洁）————————25.00注：支路A（DN80，换热器45kPa）总阻力经同样计算为83.9kPa，小于支路B的85.8kPa，故最不利回路为经用热设备B的回路；两并联支路阻力差约2%，基本平衡，仍应在支路上设置调节阀用于工况微调。6.4系统总阻力与最不利回路最不利回路总阻力为各段阻力之和： ΔP=ΔP1+Δ代入（最不利回路经设备B）：ΣΔP=9.41+116.72+5.06+23.17+40.00+22.61+3.42+25.00=245.4kPa。系统阻力分布见图6-1，加热炉盘管与用热设备支路占总阻力的80%以上。图6-1系统最不利回路各段阻力分布（设计流量77.0m³/h）7循环泵扬程计算与选型7.1泵扬程计算本系统为闭式循环系统，循环回路中位差静压相互抵消，泵所需扬程等于克服回路全部阻力的能量损失： Hneed=ΔP代入：H_need=245.4×10³/(850×9.81)=29.4m。考虑计算偏差、过滤器脏堵、阀门开度及系统增容等因素，泵扬程裕量取15%： H=Hneed(1+m代入：H=29.4×1.15=33.8m，圆整取H=35m。7.2泵流量确定泵流量按设计循环流量的1.1倍取裕量：Qp=77.0×1.1=84.7m³/h，圆整取Qp=90m³/h（相对设计流量裕量16.9%）。7.3泵选型导热油温度高（300℃）、闪点以上运行、泄漏即存在火灾危险，故选用高温型屏蔽泵（或磁力泵）——无轴封、无泄漏，电机与水力部分一体化冷却。泵与电机参数见表7-1，最终以厂家性能曲线复核。表7-1循环泵选型参数表项目选型参数备注泵型高温导热油屏蔽泵（立式/卧式）无泄漏型流量Qp90m³/h设计流量77.0m³/h，裕量16.9%扬程H35m液柱设计需要29.4m，裕量18.9%介质L-QC320导热油，300℃密度842~850kg/m³必需汽蚀余量NPSHr≤4.5m（90m³/h）厂家样本值过流部件材质铸钢（高温工况）按GB/T3215-2025轴功率≈10.7kWη=0.68电机功率15kW含裕量，标准系列电机/轴承冷却夹套水冷或自冷+隔离腔冷却防止高温传导转速1450r/min（4极）—变频器配套（软启动与流量调节）冷态预热限制流量7.4泵汽蚀余量校核（防高温气化）导热油系统泵入口压力由高位膨胀槽液位静压与大气压（或氮封压力）提供。有效汽蚀余量按下式计算： NPSHa=P式中：P_s——泵入口处系统压力（由膨胀槽液面大气压与液位静压确定），Pa；P_v——泵入口温度（回油270℃）下导热油饱和蒸气压，取15kPa（绝压）；h_z——膨胀槽最低液位至泵中心线垂直高度，取10m；h_fs——泵吸入管段阻力（含过滤器），为28.4kPa折合3.41m液柱。代入：NPSHa=(101.3+850×9.81×10×10⁻³−28.4−15)/(850×9.81)=16.9m。校核：NPSHa−NPSHr=16.9−4.5=12.4m≥1.0m，满足HG/T20570.5对高温介质泵要求的裕量（≥0.6~1.0m），泵入口不发生汽蚀。泵入口绝对压力=101.3+83.4−28.4=156.3kPa（绝压），远高于270℃下导热油饱和蒸气压15kPa（绝压），防气化安全裕量充足。7.5泵轴功率与电机选型泵轴功率： Psh=ρgQ代入：P_sh=850×9.81×(90/3600)×35/(1000×0.68)=10.7kW。电机功率按轴功率留40%以上裕量并取标准系列：P_m=15kW（对轴功率裕量39.8%），并配套变频器用于冷态启动限流与流量调节。7.6泵与管路特性匹配校核闭式循环管路特性曲线H_sys=kQ²（k=29.4/77.0²=4.96×10⁻³m/(m³/h)²）；选泵特性曲线按典型离心泵H_p=43−9.88×10⁻⁴Q²（额定点90m³/h、35m）。两曲线交点即工作点，见图7-1。联立求解：43−9.88×10⁻⁴Q²=4.96×10⁻³Q²，得工作点Q_w=85.0m³/h，H_w=35.9m。校核：工作点流量85.0m³/h位于泵高效区（80~90m³/h），对应加热炉盘管流速=2.60×85.0/77.0=2.87m/s<3.0m/s，防冲蚀上限满足；工作点扬程35.9m覆盖回路阻力且有裕量，泵在额定点附近运行，匹配合理。图7-1循环泵与管路特性匹配曲线7.7泵的安装与运行要求（1）泵吸入管尽量短而直，管径不小于DN150，入口设粗过滤器并保持畅通；泵入口应设排气阀，初次充油及检修后须充分排气；（2）高位膨胀槽最低液位应高于泵入口中心线≥10m（本设计取值），泵进口管道上不得设置可能截断静压头的阀门；（3）冷态启动时导热油粘度高（40℃时约28mm²/s，为285℃的37倍），管路阻力约为高温工况的7~8倍，泵不能全流量运行：应采用变频器低频小流量启动，先建立循环并经加热炉小火缓慢升温至150℃以上后方可逐步加载至额定工况，严防冷态超载和局部过热；（4）屏蔽泵/磁力泵须确保电机与隔离腔冷却正常、介质流量不低于最小连续流量，避免干转；（5）泵出口设止回阀防止停泵倒流，泵与管路之间设软连接以吸收热胀差。8膨胀与储油系统计算8.1系统导热油总容量系统导热油总容量为管道、加热炉盘管、用热设备、分集油缸、过滤器及泵等内部容积之和，按几何尺寸逐项计算（管道按内径计算），见表8-1。表8-1系统导热油总容量计算表部位规格/数量容积（m³）供/回油主管DN125，60m×21.51加热炉盘管DN100，150m1.23支路A管路DN80，50m0.24支路B管路DN65，50m0.17泵吸入管DN150，20m0.33用热设备换热器A+B0.55分/集油缸2台0.30过滤器、泵及其他—0.22合计Vsys4.558.2膨胀量计算导热油自充油温度（常温20℃）升至工作温度（300℃）时体积膨胀。按工程惯例每升高100℃体积膨胀约10%（对应平均体积膨胀系数约1.0×10⁻³1/℃）计算： ΔV=Vsys·β·ΔT 代入：ΔV=4.55×1.0×10⁻³×280=1.27m³。同时按β=0.8×10⁻³1/℃复核得ΔV=1.02m³，本设计取偏安全的1.27m³。8.3高位膨胀槽按GB/T17410-2023第5.4条，膨胀槽调节容积应不小于系统有机热载体体积膨胀量的1.3倍： Vexp≥1.3ΔV （代入：V_exp≥1.3×1.27=1.66m³，选用高位膨胀槽公称容积2.0m³（常压容器，按NB/T47003.1-2022设计制造），正常油位控制在槽容积的1/3~1/2，最高油位不大于2/3。膨胀槽安装高度：槽底应高于系统最高点（用热设备顶部标高约6m）至少3m，本设计膨胀槽最低液位高于泵中心线10m（满足7.4节NPSH校核），槽顶设放空管（与大气相通或接氮封）。膨胀管、溢流管、放空管公称直径按GB/T17410-2023表7选取（1500kW级炉取膨胀管/溢流管DN100、放空管DN50级，具体按标准表核对）。膨胀槽与系统连接管上不得设置阀门（防止误操作切断膨胀通道）。8.4低位储油槽低位储油槽用于系统停运、检修时储存全部导热油，容积应不小于系统总油量的1.1~1.2倍： Vst≥1.2Vsys代入：V_st≥1.2×4.55=5.46m³，选用低位储油槽公称容积6.0m³（常压容器，NB/T47003.1-2022）。储油槽设充油泵接口、放空管、液位计与排污口，布置于系统最低点附近，便于重力排油。8.5膨胀槽温度控制与惰性气体保护导热油高温下与空气接触易氧化变质，膨胀槽内油温应尽量降低。本设计膨胀槽顶部设氮气密封（微正压0.01~0.03MPa）或保持畅通的放空管，并控制膨胀槽油温≤100℃（通过膨胀管连接位置与少量冷油循环实现），以减少油气挥发与氧化。膨胀槽设低液位报警，低低液位联锁停炉。9安全校核与保护措施9.1流速安全校核表9-1流速安全校核表管段设计流速（m/s）下限（防结焦）上限（防冲蚀）判定供回油主管1.701.52.5合格加热炉盘管2.60（工作点2.87）1.53.0合格支路A/B2.09/2.101.52.5合格泵吸入管1.300.81.5合格9.2温度安全校核（1）主流体温度：供油温度300℃≤最高工作温度限值310℃（L-QC320最高允许使用温度320℃减10℃），满足GB23971-2025与TSG11-2020要求；（2）盘管内壁液膜温度：按加热炉辐射受热面平均热流密度q≈30kW/m²、油侧对流传热系数估算液膜温升ΔT_film≈20℃，则最高液膜温度≈300+20=320℃≤340℃（L-QB/L-QC最高允许液膜温度=最高允许使用温度+20℃），合格；炉膛辐射段热流密度大于0.05MW/m²时，应按更严格裕量复核并适当降低炉出口温度；（3）膨胀槽油温≤100℃；加热炉出口超温联锁：油温≥310℃报警，≥315℃联锁停炉；（4）导热油定期取样化验（酸值、粘度、残炭、闪点），出现明显老化变质时及时更换。9.3压力安全校核（1）系统最高工作压力：泵出口压力=泵入口压力+泵扬程≈(0.083+0.293)MPa≈0.38MPa（表压），取设计压力1.0MPa（≥1.1倍最高工作压力，且覆盖安全阀整定压力），管道壁厚按第5.4节校核合格；（2）加热炉出口设安全阀，整定压力取0.8MPa（≤设计压力且≥1.05倍最高工作压力），安全阀按TSGZF001-2006选用、校验与铅封；膨胀槽放空/安全泄放装置保证常压运行；（3）泵入口压力校核见第7.4节：泵入口绝对压力156.3kPa，远高于270℃蒸气压15kPa，不会发生高温气化与汽蚀；（4）液压试验压力1.5MPa，试验时油温不低于5℃、不高于350℃，并按GB/T20801进行泄漏检查。9.4管道热膨胀补偿供回油主管工作温差ΔT=300−20=280℃，20#钢平均线膨胀系数α=12.8×10⁻⁶1/℃，直管段热伸长量： ΔL=α·L·ΔT （9-1）代入：ΔL=12.8×10⁻⁶×60×280=0.215m=215mm（每60m直管段）。管道采用L形、Z形自然补偿与Π形补偿器相结合，并设置导向支架与固定支架，管道柔性按GB/T20801应力分析要求校核；高温管道严禁采用刚性固定约束。支架选型与跨距按管道外径与壁厚另行设计。9.5联锁保护表9-2系统联锁保护设置表保护项目设定值动作依据/说明炉出口油温高≥310℃报警/≥315℃联锁停炉防超温裂解循环流量低＜50%设计流量联锁停炉防盘管干烧（TSG11）泵进出口压差低＜0.15MPa联锁停炉防泵失效断流膨胀槽液位低低液位报警/低低联锁停炉停炉防系统缺油膨胀槽油温高≥100℃报警检查冷却与氮封防氧化过滤器压差高≥80kPa报警清洗/更换滤芯安全阀起跳0.8MPa泄压TSGZF001-2006燃气系统熄火、燃气压力低/高切断燃气并停炉GB50041-20209.6消防安全导热油闪点以上运行，属可燃液体系统。加热炉间火灾危险性分类及耐火等级、设备与建筑物防火间距按GB50041-2020与GB50160-2008（2018年版）执行；高温油管路法兰、阀门连接处设防喷溅护罩；系统设泄漏报警与紧急切断；膨胀槽、储油槽设防火堤或围堰，废油统一收集处理，严禁排入下水道。10计算结果验证10.1能量平衡验证加热炉额定热功率1500kW≥设计热负荷1429.5kW（裕量4.9%），≥系统总热负荷1243kW（裕量20.7%）；按1500kW满负荷、ΔT=280℃核算燃料耗量165Nm³/h，与热平衡一致，能量平衡闭合。10.2温差与流量自洽验证由循环流量反算温差：Δt=Q_d/(G·c_p)=1500/(18.18×2.75)=30.0℃，与设计温差30℃一致，流量与热负荷自洽。10.3泵匹配验证设计工况点（77.0m³/h，29.4m）与泵额定点（90m³/h，35m）之间流量裕量16.9%、扬程裕量18.9%；泵与管路特性交点（工作点）为85.0m³/h、35.9m，位于泵高效区，对应盘管流速2.87m/s，仍在安全范围内，泵选型与管路匹配合理（见图7-1）。10.4汽蚀余量验证NPSHa=16.9m≥NPSHr+1.0m=5.5m，裕量11.4m，泵入口不会汽蚀；泵入口绝对压力156.3kPa远高于回油温度下蒸气压，防气化满足要求。10.5强度验证DN125计算壁厚0.72mm，加腐蚀裕量并计负偏差后最小名义厚度2.54mm，选用Sch40壁厚6.55mm，安全系数>2.5；其余管径同理满足，压力试验压力1.5MPa时管壁应力远低于许用值。10.6容积验证膨胀槽2.0m³≥1.3×ΔV=1.66m³；储油槽6.0m³≥1.2×Vsys=5.46m³，均满足GB/T17410-2023与工程惯例要求。10.7水力参数合理性验证主管比摩阻R=ΔPf/L=4130/20=207Pa/m，处于常规设计推荐值100~300Pa/m范围内；全部管段Re>10⁵处于湍流阻力平方区，λ取值0.021~0.025合理；两并联支路阻力差2.3%，流量分配偏差约1%，水力平衡良好。11计算结果汇总表11-1设计计算结果汇总表序号计算项目计算结果单位1工艺热负荷1200kW2系统总热负荷Qs1243kW3设计热负荷Qd（裕量15%）1429.5kW4加热炉额定热功率Qf1500kW5天然气耗量B165Nm³/h6导热油循环流量V77.0m³/h7质量流量G18.18（65.45t/h）kg/s8供/回油主管管径DN125（Sch40）—9加热炉盘管管径DN100（Sch40）—10支路A/B管径DN80/DN65（Sch40）—11泵吸入管径DN150（Sch40）—12最不利回路总阻力ΣΔP245.4kPa13泵需用扬程H_need29.4m14泵选型参数90m³/h×35m—15泵轴功率/电机功率10.7/15kW16有效汽蚀余量NPSHa16.9m17泵入口绝对压力156.3kPa（绝压）18系统导热油总容量4.55m³19膨胀量ΔV1.27m³20高位膨胀槽容积2.0m³21低位储油槽容积6.0m³22管道设计压力/设计温度1.0/330MPa/℃23管道壁厚等级Sch40（20#无缝钢管）—24直管热伸长量（60m）215mm25安全阀整定压力0.8MPa12总结与建议12.1主要结论（1）本系统设计工艺热负荷1200kW，计入管道与设备散热损失43kW及15%设计裕量后设计热负荷1429.5