摘要:介紹了導熱油的性能(néng),分析了導熱油的(de)工作原理和導熱油加熱(rè)係統的設計要點,結合導熱油係統在醚化裝置中的應用,著重闡述了大型導熱油爐模塊化(huà)(撬塊)的優點,提出模塊化將成為發展的一種趨勢。
1、導熱油性(xìng)能(néng)優點
導熱油供熱與傳統的蒸汽供熱比較,具有以下優點:
(1)溫度高,壓力低。采(cǎi)用導熱油供熱,工(gōng)作溫度(dù)50~400℃,壓力約為0.3~1.0Mpa;而采用蒸汽供熱,工作溫度為240~260℃,壓力約為4.0Mpa。由於導熱油工(gōng)作溫度較高,可節省大量的(de)換熱麵積,降低投資成本(běn)。
(2)係統熱效率高。導熱油係統的熱效率一般在80%左右,若采用餘熱回收係統,係統熱效率可達90%以上。
(3)溫度穩定(dìng)且易(yì)於控製。由於導熱油比熱、粘度較(jiào)大,受熱後溫度波動小,在對於溫度(dù)穩定性要(yào)求較高的行業中具有明顯的優勢。
(4)成本(běn)經濟(jì)。導(dǎo)熱油(yóu)供熱與蒸汽供熱相比,導熱(rè)油不腐蝕設備鋼材,無需配置化學處理裝置,節省了相應的成本(běn)。與(yǔ)蒸汽鍋爐相比,對水資源需求度不高,避免了地域使用限(xiàn)製。
(5)比熱大,流速高(gāo)。導熱油比(bǐ)熱約為水的一半(bàn),但導熱油流速(sù)一半可取(qǔ)2~4m/s,遠大於水的流速,可減小爐管管徑。
(6)安、全可靠。由於導熱油(yóu)供熱工作壓力低,大大降低了運行過程中導熱油跑、4、滴、漏(lòu)等風險。
2、導(dǎo)熱油工作原理
燃料經燃(rán)燒器在導(dǎo)熱油爐輻射室中燃燒,產生的(de)火焰和高溫煙氣,以輻射傳熱和對(duì)流熱(rè)的方式與爐管內的(de)導熱油進行換熱,導熱油(yóu)經熱油泵實現強製循環,高(gāo)溫導(dǎo)熱油作為換熱介質通過熱(rè)油(yóu)管線輸(shū)送(sòng)到(dào)用熱設備換熱,換熱後的低溫導(dǎo)熱油再次流(liú)經油爐即熱,從而實現導熱油爐加熱係統的供(gòng)熱。
3、導熱油係統的設計
(1)導熱油爐。相對於其他設備來說,導熱油爐是導熱油係統中核心設備(bèi),其投資較大,設計時應從苛刻的工況考慮,謹慎選擇爐管、燃燒器等重(chóng)要(yào)設備。小型導熱油爐爐管常用盤管,其優點是流速合理、管內壓降小、能完全排空、無局(jú)部過熱。但對於大型(xíng)導熱油爐,盤管(guǎn)運(yùn)輸(shū)不方便,一般采用立式爐管。爐管(guǎn)內部導熱油流過傳熱麵的速度必須(xū)相對較快(kuài),以充(chōng)分擴展紊流,從而節約能源,提高導熱油爐的熱效率
(2)膨脹槽。膨脹槽又稱高位槽,主要(yào)作用有:導熱油加熱後體積發生膨(péng)脹,膨脹後多出的油可儲存在膨脹(zhàng)槽內;新導熱油裝入係統中,升溫過程中起脫(tuō)水排氣作用;同時,可以使得導熱油係統中的(de)壓力保持(chí)穩定;停電時,其內部的冷油用以置換(huàn)加熱爐內的熱油。膨脹(zhàng)槽中的導熱油溫度一(yī)般不應超過70℃,因而無需進行外保溫。
設計膨脹槽的體積時,先要計算熱油係統中導熱油在(zài)正常工作溫度下,因受熱膨脹而增加的(de)體積,再乘以修正係數即為(wéi)膨脹槽的體積,此係數一般取1.3。熱油膨脹後體積V為:
V=V0[1+β(t出-t進)]
式中v——工作條件下的導熱(rè)油膨脹體積,m3
v0——管(guǎn)道及設備所容納(nà)的導熱油量,m3
β——工作條件下的導熱油膨(péng)脹係數,℃-1
t進——開車前的導熱油溫度,℃
t出——工作條件下的額導熱油溫度,℃
(3)儲油槽。儲油槽又稱低位缸,在熱油係統停車、開車時,臨時儲存導熱油(yóu)係(xì)統正常運行所需的導熱油,其(qí)體積一般為係統運行所需導熱油體積的1.2倍。在較(jiào)寒冷地區儲油槽內應安裝電加熱器,確保環境溫度過低時,儲油槽內導熱油的粘度可以達到注油泵(bèng)的允許值。
(4)熱油循環泵。熱油循環(huán)泵用來提供導熱油在熱油爐循環係統中的動力以(yǐ)及係統熱負荷所需的流量。循環泵選取時應根據導熱油的粘度、流速、路經(jīng)等,計算熱油爐的係統阻(zǔ)力,合理選擇泵的揚程。
(5)油氣分離器。油氣分離器是分離出導熱油中(zhōng)含有(yǒu)的(de)空氣和水蒸汽,使得熱油係統熱油係統形成(chéng)一個單相(xiàng)流動,這(zhè)對熱油係統運行的(de)穩定性很重要,在兩相或多相流動的情況下,熱油管路中的阻(zǔ)力會相差較大,極(jí)易形成偏流而引起結焦。
(6)主油泵(bèng)。隨著熱油係統的運(yùn)行,導熱油由於蒸發等原因逐漸減少,主油泵是用來補(bǔ)充係統中所需的(de)導熱油。
(7)濾油(yóu)器。濾油器主要用來過濾並清除導熱油中的雜質,確(què)保導熱油的清潔度,延長熱油泵和(hé)熱油爐爐(lú)管的(de)使用壽命。過(guò)濾器宜設二(èr)組,一開一備。
導(dǎo)熱油爐在醚化生產中(zhōng)的應用
新疆400kt/a輕汽油醚化裝置導熱油係統(tǒng),該係(xì)統正常工況熱負(fù)荷為(wéi)38.7MW,大工況熱負荷為46.44MW,截(jié)止目前,是國內單台加熱爐設(shè)備熱(rè)負荷z大。導熱油(yóu)爐配備一套餘熱回收係統及導熱油係統所要求(qiú)的(de)附屬設備(bèi)和附件,導熱(rè)油的總(zǒng)體效率為92%,燃料為燃料氣。導熱油選用(yòng)THERMINOL55,導熱油供油溫度為250℃,供油壓力(lì)為(wéi)0.57MPa。
導熱油爐采用(yòng)立式園筒(tǒng)爐,導熱(rè)油介質通過聯箱(xiāng)分6管程從導熱油爐上部進入對流室,經內部轉油線進入輻射室(shì)加熱後,從(cóng)輻射室上(shàng)部聯(lián)箱流出導熱油(yóu)爐。
導熱油爐是一個(gè)大型非標設備(bèi),如果在施工現場進行(háng)製造(zào),由於缺少(shǎo)有(yǒu)效的大型機具,缺少精密的測量儀器(qì),缺少適宜的工作場地,再加上天氣因(yīn)素和一些突發狀況,施工進度受到很大程度的製約,模塊化的出現很好地解決了這個難題。
導(dǎo)熱油爐設計時應按模塊化的思路考慮(lǜ),從加熱爐整體角度出發,增加爐體的分段設計,在結構增加強度連(lián)接節點、連(lián)接麵,並充分考慮連接麵的密封問題(tí)。同時,還要考慮模塊在運輸、吊裝過程中的附(fù)加(jiā)載荷。
(1)整體模塊化。導熱油爐本體及(jí)主要附件均在工廠製造、組(zǔ)裝,爐管等設備在工廠已經(jīng)探傷並做壓力試驗,所有電工、儀表燈(dēng)等均在工廠安裝、校驗、調試。運到現場後僅需對(duì)爐子進行固定、配管即可準備開工事宜。本項目熱油爐,如果單(dān)從工廠製造(zào)的角度考慮,是可以實現的,但輻射段外(wài)形尺寸直徑已達9m,無法進(jìn)行運輸。
(2)分段模塊化(huà)。根據我國現有的運輸、等吊裝能(néng)力以及施工進(jìn)度要求,可以將熱油爐輻射室、對流室和煙(yān)囪分模塊在工廠製造,運到現場(chǎng)後進行積(jī)木式組(zǔ)裝。加熱爐具體(tǐ)分塊的影響(xiǎng)因素很多,因而分段模式(shì)需要在技術協議中詳細說明。




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