摘要??? 有機熱載體鍋爐作為一種快速發展的新型供熱設備,在當前生產活動中得到廣泛應中。本文從理論與實踐出發,為這一新型鍋爐設備的安全使用與監管提出了建議與思路。
關鍵詞?? 有機熱載體;鍋爐;安全;管理
一、???? 概述
熱載體分為有機熱載體和無機熱載體兩大類,用作鍋爐介質的都是有機熱載體。有機熱載體是一種有機化合物,通常呈油狀液體,因用作傳熱介質,大多數人通俗地稱其為導熱油。也有稱其為熱媒油的。
有機熱載體鍋爐(又稱有機熱載體爐、有機熱載體加熱爐、導熱油爐等)是以煤、油、氣體、電為燃料,以有機熱載體(導熱油)為介質,利用循環油泵,強制導熱油進行液相循環,將熱能輸送給用熱設備后,再返回加熱爐重新加熱的特種設備。1932年,美國制造了第一臺有機熱載體鍋爐,有機熱載體鍋爐在我國的發展也有四十多年的歷史。1993年原勞動部頒布356號文件《有機熱載體爐安全技術監察規程》將其納入安全監察范圍。原國家質量技術監督局于1998年發布了GB/T17410-1998《有機熱載體爐》國家標準。2003年6月1日起施行的國務院第373號令《特種設備安全監察條例》已明確將其定義為有機熱載體鍋爐,納入鍋爐類特種設備。
有機熱載體鍋爐作為鍋爐家族的一員,有著廣泛的用途。凡是需要均勻穩定地加熱、且不允許火焰直接加熱,工藝加熱溫度在150℃~380℃之間的各種生產場合中,都可以采用有機熱載體鍋爐供熱。有機熱載體鍋爐具有低壓高溫的工作特性,一般工作壓力不高于1.0MPa、有些可以是常壓,而其液相溫度可達到340℃或液相400℃。它還具備安全、高效、節能的特點,可以精密地控制工作溫度,無需水處理設備,系統中熱的利用率高,運行和維修方便,便于鍋爐房布置。隨著我國的改革開放和經濟迅速發展,有機熱載體鍋爐已越來越多地應用于造紙、食品加工、汽配制造、化工等工業領域。目前我縣中小型汽車制造業蓬勃發展,在我縣行政區域內的有機熱載體鍋爐已達30多臺。
固定式有機熱載體爐可分為氣相爐和液相爐。液相爐及系統中的壓力是循環泵的壓頭形成的,液相爐本身并不承受壓。國內使用的多為液相爐,我縣行政區域內的有機熱載體鍋爐均為液相爐,這種設備的危險性在于爆管和泄漏甚至引起火災傷害事故。例如2003年我縣某汽車配件廠的一臺有機熱載體鍋爐突然發生爆管,造成高溫熱油四處溢流的事故,幸沒造成人員傷亡。氣相爐的壓力是因有機熱載體汽化而形成的,因此氣相爐是承壓的,據資料,1999年7月某化工企業一臺型號為DSSZL3.5-1.0/320-W有機熱載體氣相爐發生爆管,引起火災,造成經濟損失30多萬元。
二、有機熱載體鍋爐的選用要求及鍋爐本體的結構介紹
企業應根據用熱負荷、生產工藝加熱度、管網阻力、使用管理水平等因素綜合分析,選擇經濟性能好、安全可靠的有機熱載體鍋爐
有機熱載體鍋爐的額定供熱量一般應按實際用熱負荷的1.2~1.5倍選取(熱負荷比較穩定且使用管理水平較高的企業按1.2倍,反之應按1.5倍選取)。有機熱載體鍋爐的設計供熱溫度應高于實際生產工藝所需的溫度380℃以上。液相爐的進出油溫差不宜超過40℃,一般控制在20℃左右。
有機熱載體鍋爐額定供熱量系列表
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額定供熱量KW | 120 | 180 | 350 | 500 | 700 | 1000 | 1200 |
額定供熱量(萬大卡/小時) | 10 | 15 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
額定供熱量KW | 1400 | 1800 | 2400 | 3000 | 3500 | 4800 | 6000 |
額定供熱量(萬大卡/小時) | 120 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | 500 |
有機熱載體鍋爐的熱能來源(燃料)可為:燃煤、燃油、燃氣、電加熱等方式。其主要結構有三種:
1、????????? 盤管式
盤管式有機熱載體鍋爐具有結構緊湊,占地面積小;材料省,造
價低;有機熱載體容量小,起動快等優點。但其熱效率較低,消煙除塵難達到環保要求。此外,盤管式有機熱載體鍋爐由于熱載體容量小,一旦發生突然停電,爐膛內余熱會使熱載體溫度持續上升而結焦,導致受熱面管壁開裂。所以,這類鍋爐一旦發生停電,必須及時打開爐門,清灰門等,盡量降低爐膛內溫度,同時打開爐底放油閥,將爐內高溫油放入低位儲油槽,讓高位儲油槽的冷油慢慢流入鍋爐,及時帶走熱量,從而防止熱載體短時間內超溫。目前我縣使用大多都為盤管式有機熱載體鍋爐。其額供熱量為350KW、700KW、1400KW、2800KW、3500KW的較多。
2、????????? 管架式
管架式有機熱載體鍋爐是針對盤管式有機熱載體鍋爐存在的一
些不足而改進設計的一種新型爐型,它使鍋爐便于制成大容量快裝式,提高了鍋爐的燃燒效率和消煙除塵效果,同時降低了爐體高度,便于運輸和安裝。但因其結構較為復雜,停電時容易造成受熱面結焦而爆破的事故。
3、????????? 鍋殼式
鍋殼式有機熱載體鍋爐中熱油容量大,熱穩定性好,停電后熱油溫度升高較慢,即停電時的自身保護能力較強,它還有熱效率高,消煙除塵容易達標等優點。但因其有鍋殼而鋼耗較大,制造復雜,故投資成本較高。
三、有機熱載體鍋爐的工作系統
結合我縣生產實際,在這里介紹兩種典型的常用的液相有機熱載體鍋爐工作系統。
液相鍋爐中導熱油是靠循環泵的壓頭將熱載體打入熱網系統來滿足生產工藝需要的,因此,液相鍋爐是一種強制循環的有機熱載體鍋爐。
注入式強制循環系統
循環油泵安裝在液相有機熱載體鍋爐的入口處,常稱為注入式,這種系統由于循環油泵出油口與有機熱載體鍋爐緊接相連,所以鍋爐本體壓力較高(是整個循環系統中壓力最高的區段),而系統中用熱設備的工作壓力則較低。這種系統中熱油經過用熱設備后被循環泵吸入加壓后送進鍋爐加熱,所以循環油泵的工作壓力較低。
盤管式和管架式有機熱載體鍋爐的循環系統多設計安裝成注入式強制循環系統。
附圖
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2)抽吸式強制循環系統
循環油泵安裝在液相有機熱載體鍋爐的出口處,常稱為抽吸式。這種系統中鍋爐本體被布置在整個系統壓力最低的區域,循環油泵的工作壓力較高。
鍋殼式有機熱載體鍋爐的循環系統多設計安裝成抽吸式強制循環系統。
附圖
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四、導熱油介紹
作為系統的傳熱介質,導熱油的運行品質直接決定著有機熱載體鍋爐及系統的安全與高熱效。導熱油根據生產方法分為兩種:
1、礦物油型導熱油,它是以石油高溫裂解或催化裂化過程生產的餾分油作原料,加入添加劑精制而成。此種油無毒無味,制造工藝簡單,價格便宜。典型產品有北京燕山石油化工公司生產的燕山牌YD系列導熱油、江陰化工一廠生產的三一牌導熱油。
2、合成油型導熱油,它是以化工石油產品為原料經有機合成工藝制得,此種油加工復雜,成本較高。其使用溫度較高,熱穩定性較好。典型產品有美國道氏化學公司生產的道生油。
導熱油都是可燃液體,因此有機熱載體鍋爐的系統管道一般都應納入壓力管道類特設備進行管理。
導熱油的主要性能指標有粘度、殘碳、酸值、水份等。
粘度大,流動性就差,管道輸送較困難。導熱油變質后,粘度就會增大。