導熱油爐供熱系統問題的分析及研究

徐萬昌

(福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院莆田分院， 福建 莆田 351100)

導熱油爐供熱系統問題的分析及研究

徐萬昌

(福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院莆田分院， 福建 莆田 351100)

導熱油(或稱傳熱油)具有滲透性強及易燃等特點，一旦泄漏，極易引發火災。因此，應按標準規范來進行導熱油爐供熱系統的設計、制造、安裝及使用。在本案，筆者結合實踐經驗及相關規定，討論導熱油供熱系統中應該注意的問題。

導熱油爐供熱系數；導熱油；問題

導熱油爐供熱系統采用的是間接加熱方式，即：在爐內充分燃燒燃料→以對流、輻射的方式傳給導熱油→經循環系統輸送到耗熱熱備→耗熱介質與導熱油充分換熱→返流入熱油爐加熱→進入循環。據此，筆者將從如下方面淺析導熱油爐供熱系統問題，并提出相應的建議。

1 導熱油的選用

在導熱油爐供熱系統中，導熱油的選擇尤其關鍵，即應滿足黏度低、熱穩定性好、閃點高、熱傳導性能優、燃燒點高、無毒、無腐蝕及在使用廢品易處理等要求，具體如下：一是在低溫條件下，導熱油的黏度會對系統的啟動產生影響，因此應按低溫條件下系統的啟動要求來降低導熱油的黏度；二是導熱油是一種混合物質，其中正常操作會蒸發掉沸點低的物質，但期間會使導熱油的黏度、閃點及傳熱性能下降，則應排出導熱油中沸點低的物質，從而保證導熱油爐供熱系統的安全操作；三是在選擇導熱油的使用溫度時，最高使用溫度應比供熱溫度的設計值及受熱面導熱油的最高工作溫度高，通常在生產工藝中，用熱溫度應比其供熱溫度設計值低20℃以上，注意液相爐的出、進口處的油溫差應≤60℃(取20～40℃最佳)。

2 導熱油流速

《導熱油加熱爐系統規范》規定：輻射管、對流管導熱油的流速應分別≥2m/s、1.5m/s，以防導熱油因過熱而分解和碳化。研究發現，在受熱面管中，導熱油的流動將出現邊界層，且其介質溫度與厚度有關，同時主流溫度與介質溫度的差值隨邊界層厚度的增加而增大，并最終使邊界超溫。在這一情況下，導熱油將分解并聚合成膠質，最后形成殘碳附在管壁上。隨著殘碳惡化傳熱，導熱油將逐漸變質和失效。管內流體的流動狀態會對邊界層的厚度產生影響，且據流體力學理論可知，管內流體在雷諾數≤2230時呈層流狀態；在＞2230時呈紊流狀態，此時的邊界層厚度較薄。另外，在導熱油流速快的情況下，受熱面上管內的阻力也較大。因此，應按規定控制管內導熱油的流速。

3 膨脹罐安裝

在導熱油爐供熱系統中，膨脹罐的作用是置換熱介質、排除氣體、補充導熱油及存儲導熱油受熱膨脹量等。依據《有機熱載體爐安全技術監察規程》，應按表1所示要求安裝膨脹罐。

表1 膨脹管的安裝要求

在投運初期的脫氣環節，通常是熱油從膨脹罐中經過，以排出系統內的氣體，此時的溫度＞70℃。結合表1，在設計導熱油爐供熱系統時，膨脹管應設計成封閉容器，并用氮氣覆蓋其氣相空間，以免高溫導熱油接觸空氣。在實際應用中，可通過“液封”來控制導熱油接觸空氣，且這一方法具有實現難度低及無需氮氣消耗等優點。

4 管路系統設計

管路系統是組成導熱油爐供熱系統的重要部分，建議從如下方面來保證管路系統的安全運行：

①在導熱油爐供油與回油總管間增設旁路調節閥、管道，使其按用戶端熱負荷的改變來對調節閥的開度進行自動調節，以保證爐內盤管定流量及維持導熱油的流速。

②鑒于導熱油具有滲透性強及易燃的特點，則應做好導熱油爐供熱系統的防泄漏措施，具體應注意如下設計要點：

一是焊接管道，并選用公稱壓力≥1.6MPa的法蘭連接，同時選用膨脹石墨復合墊片或金屬網纏繞石墨墊片作為密封材料；

二是任何接觸導熱油的管道都用20#無縫鋼管，注意管道及其附件的材質禁止為有色金屬或鑄鐵；

三是保證閥門的耐壓性、耐高溫性、耐油性、抗滲透性及高熱強度，并選用改進的波紋管截止閥；

四是開展管路壓力試驗，具體采取空氣試壓法。

5 結語

綜上，導熱油爐是一種有機熱載體爐，其中導熱油具有滲透性強及易燃的特點。因此，為了保證導熱油爐供熱系統運行的安全性，應將《導熱油加熱爐系統規范》及《有機熱載體爐安全技術監察規范》執行到位，具體應對文案談及的導熱油選擇、導熱油流速、膨脹罐安裝及管道系統設計等問題進行重要控制。

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