有機熱載體加熱系統中的主要設備及其作用

鐘金華

[摘要]：介紹有機熱載體系統高、低位槽及其作用，并結合平時的檢驗工作，提出相關的檢驗要點及預防措施，確保鍋爐經濟安全運行。

[關鍵詞]：高位槽；低溫槽；超溫；氧化、

[引言]：有機熱載體鍋爐由于具有低壓高溫的性能，在石油、化工、紡織等工業領域大受推崇。但也恰恰因為這低壓高溫的性能，給工業安全生產帶來了嚴重的威脅。在較高的工作溫度下，有機熱載體一旦在加熱系統中發生滲漏，就容易發生火災、爆炸等安全事故，破壞力極強。因此，對有機熱載體加熱系統全面的、專業的技術認知是非常有必要的，這對有機熱載體鍋爐的安全穩定運行有著極其重要的保障。

有機熱載體加熱系統的主要設備為有機熱載體加熱爐、高位槽、低位槽、氣液分離器、過濾器、循環泵、客戶用熱設備等[1]，

1 高位槽

高位槽按承壓情況可以分為開式和閉式。開式高位槽上頂部為大氣管，與外界大氣相通，所以開式高位槽的壓力為常壓，即大氣壓力。閉式高位槽頂部上安裝泄壓閥，起到泄壓的作用。為了防止外界空氣進入發生有機熱載體熱氧化變質，閉式高位槽采用氮封。但考慮到閉式高位槽結構復雜，投資成本高，而大多數有機熱載體在正常狀態下比較穩定，不容易與空氣中的氧氣發生熱氧化反應，從而發生有機熱載體的變質，所以比較常見的有機熱載體加熱系統通常是選用開式高位槽的。

1.1 高位槽在系統中的作用

高位槽在有機熱載體加熱系統中的主要作用如下：

1.1.1儲存受熱膨脹體積。根據熱脹冷縮原理，在有機熱載體加熱系統中，有機熱載體在加熱爐中受熱，體積膨脹、增大，而系統管路管徑較小，易發生爆裂。高位槽具有較大的容積可以容納多余的體積，保證有機熱載體加熱系統的正常運行。

1.1.2安全補給。由于有機熱載體的變質、泄漏等因素致使系統中的有機熱載體量變少，無法滿足正常循環量的要求。利用高位槽與主循環回路間的壓差，高位槽中的液相有機熱載體會注入壓力相對較小的循環系統中。

1.1.3隔絕空氣防止氧化。當有機熱載體的溫度達到某一臨界時，有機熱載體一旦與空氣接觸就會發生熱氧化，產生變質。在正常運作時，高位槽內的液相有機熱載體不參與循環，溫度較低，可以隔絕系統外空氣，防止熱氧化，延長有機熱載體的使用壽命。

1.2 高位槽的安全隱患

目前，高位槽中存在的安全隱患如下：

1.2.1高位槽超溫：正常運行時，高位槽內有機熱載體的溫度較低，不致使有機熱載體發生變質，但在誤操作時，有機熱載體溫度就有可能超過變質的臨界溫度，導致有機熱載體變質失效，減少有機熱載體的工作壽命。

1.2.2溢流：在系統啟動時，高位槽內容納著大量溫度較高的有機熱載體，需要通過溢流管排放到低位槽內。但由于排放的有機熱載體的溫度較高，流經注油泵時，對注油泵進行加熱，使得注油泵處于高溫工作狀態，減少注油泵的使用壽命。

1.2.3 起火爆炸：當高位槽中的有機熱載體量過多，溫度過高，超過正常運行時高位槽的容納量，且來不得及通過溢流管溢出，易發生起火爆炸。

2 低位槽

低位槽（儲油槽）是有機熱載體加熱系統的重要儲油容器，一般放置于系統的最底部

2.1 低位槽的作用

低位槽在有機熱載體加熱系統中的主要作用有[2] ：

2.1.1 存儲和冷卻有機熱載體：低位槽應當隨時保持低位狀態，當突然停電時，從高位槽來的的較低溫度對加熱爐進行冷卻，低位槽起到平衡整個系統的壓力的作用。當高位槽的有機熱載體量過多時，多余的有機熱載體將溢出，流到低位槽。

2.1.2 二次油氣分離與排水排氣：若有機熱載體參雜水分、低揮發分物質時，高位槽排氣量將會過載，造成噴油事故，此時，需要將高位槽上內的液相有機熱載體和廢氣通過溢流管流入低位槽，在低位槽的頂部空間進行油氣分離。液相有機熱載體將流入低位槽底部，廢氣則從低位槽頂部的排氣管排出。若廢氣在流動過程中與液相有機熱載體發生熱量交換，廢氣冷凝成水，需要將這些水通過排污管排出。

2.2 低位槽的安全隱患

2.2.1 液位過高，正常運行時，低位槽的液位應保持在低液位。所以需要在低位槽上安裝液位計。若發現液位計液位過高，應立即對低位槽進行釋放，否則會影響整個系統的正常運行。

2.2.2積水，由于儲油槽常積聚有一定的水分，在安裝時，必須將低位槽排污口傾斜，以便排出積水。否則積水會通過補給方式進入有機熱載體加熱系統，帶來安全危險。

3 氣液分離器

氣液分離器是有機熱載體加熱系統中對有機熱載體進行油氣分離的設備，為系統的正常運行帶來了安全可靠。

3.1 氣液分離器的作用

氣液分離器的作用如下：

3.1.1 排氣：系統初次煮油脫水遺留下的一定的水分與空氣，需要通過氣液分離器排至高位槽。若不馬上將這些水分與空氣排出，不僅會引起管路的局部氣阻，還會導致循環泵的抽空而引起的顫振，有可能會帶來管道的破壞和高位槽的噴油。

3.1.2 保護循環泵：若不設置氣液分離器，系統中的廢氣進入循環泵，會有可能對循環泵進行氣蝕，破壞循環泵，影響循環泵的正常使用。

3.2 氣液分離器存在的安全隱患

氣液分離器存在的安全隱患如下：

3.2.1 容積過小，氣液分離器容積過小，分離時間過短，廢氣無法完全過濾排至高位槽而進入主循環回路，影響系統運行。

3.2.2 流速過快，若有機熱載體加熱系統中液相有機熱載體流速過快，流動狀態為湍流，氣液混合不易分離。

4 循環泵的作用

4.1 循環泵存在的安全隱患

目前，循環泵存在的安全隱患如下：

4.1.1 流量揚程不足：若系統中使用的循環泵功率較小，就無法為整個系統提供足夠的動力，導致有機熱載體的流速過小，不僅造成了有機熱載體在加熱爐中的加熱時間過長，出現熱分解變質，還有可能引起管路堵塞、積碳等現象，給整個系統帶來危險。

有機熱載體加熱系統中各主要設備所起的作用不一，針對其常見的安全事故進行整理分析，提出相應的合理的設計、選擇、安裝，更好地協調有機熱載體加熱系統的各主要設備的安全運作，對系統運行的安全可靠、高效節能有著極為重要的作用。

[參考文獻]：

【1】 寇廣孝，王漢青，顧煒莉.鋼瓶熱載體烤漆加熱系統及應用效果[J].南華大學學報：自然科學版，2001，（2）：42-45.

【2】 寇廣孝，伍守平.有機熱載體爐供熱系統中儲油槽的作用及其設計要求[J].中南工學院科技通訊，1998（1）：25-27.

【3】鍋爐安全技術監察規程TSG G0001-2012.中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局頒布