導(dǎo)熱油鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在鋰電池行業(yè)的應(yīng)用分析

馬玉波　張龍超　張恒賓

摘 要：通過導(dǎo)熱油鍋在某鋰電池廠的安全平穩(wěn)運(yùn)行，介紹了導(dǎo)熱油鍋爐系統(tǒng)的主要設(shè)備組成及其特點(diǎn)，分析了鍋爐系統(tǒng)工藝流程和運(yùn)維過程中的重點(diǎn)注意事項(xiàng)，通過介紹導(dǎo)熱油鍋爐系統(tǒng)在某鋰電池廠的實(shí)際應(yīng)用，可供同行業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)提供參考。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱油 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 鋰電池

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（c）-0046-02

鋰電池在生產(chǎn)過程中對(duì)安全和節(jié)能十分重視。在鋰電池生產(chǎn)過程中需要對(duì)材料進(jìn)行高溫干燥，而選用何種供熱設(shè)備就顯得尤為重要。相對(duì)于傳統(tǒng)的蒸汽鍋爐而言，導(dǎo)熱油鍋爐就略勝一籌。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）導(dǎo)熱油鍋爐的熱效率高。導(dǎo)熱油鍋爐通過燃?xì)饣蛉加偷确绞教峁崃浚詫?dǎo)熱油為載體，通過油泵以閉路循環(huán)的方式連續(xù)供熱。導(dǎo)熱油始終處于液相狀態(tài)循環(huán)，相對(duì)于蒸汽鍋爐而言不存在冷凝水的熱量損失。某鋰電池廠家使用的導(dǎo)熱油鍋爐熱效率達(dá)到86%以上。（2）運(yùn)行安全系數(shù)高。鋰電池生產(chǎn)工藝要求溫度較高，而此時(shí)的壓力主要為油泵的壓力，如果是蒸汽鍋爐此時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力要比導(dǎo)熱油鍋爐高7倍以上。這樣就降低了供熱設(shè)備的壓力等級(jí)，系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠。（3）相比蒸汽鍋爐，導(dǎo)熱油系統(tǒng)不需要大量的水處理設(shè)備，節(jié)省投資，維護(hù)費(fèi)用低，系統(tǒng)簡單，輸送方便。

1 導(dǎo)熱油鍋爐系統(tǒng)組成及主要設(shè)備概述

1.1 一套完整的導(dǎo)熱油鍋爐系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成

（1）主機(jī)部分：鍋爐本體、空氣預(yù)熱器。（2）燃燒部分：燃燒機(jī)。（3）輔機(jī)部分：膨脹槽、低位油槽、油氣分離器、Y型過濾器、熱油循環(huán)泵、注油泵等。（4）電控部分：電氣控制柜、電接點(diǎn)壓力表、壓差測試儀、溫度表等。

1.2 鍋爐本體

導(dǎo)熱油鍋爐本體，通常由無縫鋼管盤成數(shù)組受熱面，燃料與空氣混合后進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫火焰與煙氣在受熱面之間流動(dòng)，導(dǎo)熱油在爐管內(nèi)以規(guī)定的流速流動(dòng)，燃料產(chǎn)生的熱能通過爐管壁傳給導(dǎo)熱油，使其升溫并向爐外輸出。在導(dǎo)熱油鍋爐使用中，嚴(yán)格控制導(dǎo)熱油不能超溫運(yùn)行，是安全運(yùn)行的必要條件，但就此還不夠，還必須保證加熱爐爐管內(nèi)導(dǎo)熱油的流速不低于設(shè)計(jì)規(guī)定的最低流速。

1.3 油氣分離器

油氣分離器是一個(gè)圓柱形受壓容器，導(dǎo)熱油自圓周的切線方向進(jìn)入，在圓柱內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，導(dǎo)熱油內(nèi)混有的氣體水蒸氣就被分離出來通向膨脹槽，排氣后的導(dǎo)熱油繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)。在溫度變化時(shí)導(dǎo)熱油通過油氣分離器的緩沖作用來回系統(tǒng)與膨脹槽之間，從而保證導(dǎo)熱油在液相狀態(tài)下穩(wěn)定的運(yùn)行。

1.4 膨脹槽（高位槽）

高位膨脹槽主要由以下功能：起到導(dǎo)熱油因溫度變化而產(chǎn)生體積變化時(shí)的補(bǔ)償作用；槽置于高位，起著補(bǔ)充壓頭的穩(wěn)壓作用；新油裝入系統(tǒng)后，整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)熱油在升溫過程中會(huì)分離出氣和汽，可通過它進(jìn)行排氣；在系統(tǒng)出現(xiàn)導(dǎo)熱油不足時(shí)，能自動(dòng)及時(shí)補(bǔ)充；在向系統(tǒng)注導(dǎo)熱油時(shí)可把導(dǎo)熱油先注入槽內(nèi)，導(dǎo)熱油能從槽內(nèi)自流到加熱爐和整個(gè)系統(tǒng)；進(jìn)行氮封，可對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行隔離、保護(hù)。

2 導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)

（1）主循環(huán)回路。循環(huán)泵a、b將導(dǎo)熱油經(jīng)管道Y1送入鍋爐本體，經(jīng)加熱后由管道Y2送入設(shè)備進(jìn)行換熱，然后經(jīng)管道Y4、油氣分離器、Y型過濾器返回循環(huán)泵，完成整個(gè)循環(huán)過程。

（2）注油系統(tǒng)。向供熱系統(tǒng)注油主要有以下幾種情況：①將外來導(dǎo)熱油注入膨脹槽；②將外來導(dǎo)熱油注入儲(chǔ)油槽；③將儲(chǔ)油槽內(nèi)導(dǎo)熱油注入膨脹槽。

（3）溢流系統(tǒng)。無論從外界還是儲(chǔ)油槽內(nèi)向膨脹槽內(nèi)注入導(dǎo)熱油，當(dāng)導(dǎo)熱油在膨脹槽中的液位超過其溢流口時(shí)，則由溢流管Y5自動(dòng)溢流至儲(chǔ)油槽內(nèi)。

（4）旁通循環(huán)系統(tǒng)。用熱設(shè)備用熱量發(fā)生變化或停止用熱或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)入用熱設(shè)備的導(dǎo)熱油流量會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，為了保證系統(tǒng)導(dǎo)熱油流量滿足要求，不至于出現(xiàn)因流量減少而導(dǎo)致爐管內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)焦，則在進(jìn)出總管道間加設(shè)總旁通管道Y3及電動(dòng)旁通閥進(jìn)行流量自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（5）排氣系統(tǒng)。導(dǎo)熱油第一次脫氣時(shí)，如氣量較多，應(yīng)打開輔助排氣閥，并控制排氣強(qiáng)度，保持壓力穩(wěn)定。加熱爐正常工作時(shí)，關(guān)閉輔助排氣管閥門，系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的微量氣體通過油氣分離器經(jīng)膨脹管排出。

（6）冷油置換系統(tǒng)。在突然停電或循環(huán)泵突然出現(xiàn)故障時(shí)，因循環(huán)泵的停止運(yùn)行使?fàn)t管內(nèi)導(dǎo)熱油不流動(dòng)，此時(shí)爐管內(nèi)導(dǎo)熱油因?yàn)椴粩嘟邮軤t膛內(nèi)燃料燃燒余熱而使溫度升高，嚴(yán)重時(shí)可使?fàn)t管內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)焦，此時(shí)可開啟冷油置換閥門，將膨脹槽內(nèi)的冷油靠壓力經(jīng)膨脹管、油氣分離器、管道Y6、循環(huán)泵進(jìn)入鍋爐本體，將爐管內(nèi)的熱油經(jīng)冷油轉(zhuǎn)換管道Y7排入儲(chǔ)油槽。

（7）氮?dú)庀到y(tǒng)。氮?dú)庀到y(tǒng)在導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)中主要有2個(gè)作用：①對(duì)膨脹槽、儲(chǔ)油槽中的導(dǎo)熱油進(jìn)行氮封，防止與空氣接觸氧化。②鍋爐本體入口處的氮?dú)庵饕窃谕蝗煌ｋ姇r(shí)，將閥門打開對(duì)爐管進(jìn)行吹掃將余熱盡快排出防止導(dǎo)熱油結(jié)焦。

3 工程應(yīng)用

某鋰電池廠為滿足生產(chǎn)要求，新建了一座導(dǎo)熱油鍋爐供熱系統(tǒng)。導(dǎo)熱油鍋爐燃?xì)庑鸵合酄t，供熱量及供油溫度能夠滿足生產(chǎn)要求，鍋爐的熱效率為86%。同時(shí)配備了3臺(tái)導(dǎo)熱油循環(huán)泵。考慮到節(jié)能環(huán)保因素，另配備了1套熱管式空氣預(yù)熱器，用于吸收導(dǎo)熱油鍋爐尾部煙氣余熱，進(jìn)行余熱回收。（如圖1）

4 運(yùn)行注意事項(xiàng)

為了延長導(dǎo)熱油的使用壽命，高位槽、低溫槽應(yīng)采用氮封，避免使用過程中導(dǎo)熱油與空氣接觸。氮封投入后，膨脹槽上的排空閥必須關(guān)閉。

在正常使用過程中，膨脹槽里導(dǎo)熱油溫度不得超過70 ℃并且導(dǎo)熱油的液位不要低于膨脹槽總?cè)莘e的30%，防止導(dǎo)熱油起火引起火災(zāi)。

防止突然停電，要制定預(yù)防突然停電的應(yīng)急措施，最好配備一臺(tái)發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。如果發(fā)生停電事故，應(yīng)立即啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，讓導(dǎo)熱油循環(huán)泵轉(zhuǎn)動(dòng)起來；同時(shí)開啟氮?dú)忾y門，對(duì)鍋爐進(jìn)行吹掃降低爐膛溫度；立即啟動(dòng)冷油置換系統(tǒng)閥門，防止導(dǎo)熱油在爐管里被燒焦。

膨脹管在轉(zhuǎn)彎時(shí)，其彎曲角度不能小于120°，且不能對(duì)膨脹管道、油氣分離器進(jìn)行保溫措施。

5 結(jié)語

通過導(dǎo)熱油鍋爐在某鋰電池廠的安全平穩(wěn)運(yùn)行，驗(yàn)證了導(dǎo)熱油鍋爐在鋰電池生產(chǎn)過程中使用的可能性。該文對(duì)導(dǎo)熱油鍋爐的主要部件、主要工藝流程及運(yùn)行中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了說明，可為同行進(jìn)行有關(guān)設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供依據(jù)。

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