淺談有機熱載體液相鍋爐的有關(guān)部件

黃漫，翟國強，禹紅麗

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南 鄭州 450000）

1 前言

有機熱載體爐是一種高效節(jié)能的工業(yè)鍋爐，以導(dǎo)熱油為載體，通過循環(huán)泵使導(dǎo)熱油在鍋爐運行系統(tǒng)中循環(huán)，并將熱量送至用熱設(shè)備。有機熱載體分類大致有這些：

（1）按照介質(zhì)的相態(tài)分為有機熱載體液相爐和有機熱載體氣相爐。

（2）按照燃料種類可以分為燃煤、燃油、燃氣及電加熱有機熱載體鍋爐。

（3）按照爐體安置型式分為立式、臥式及其他有機熱載體鍋爐。

（4）按照介質(zhì)循環(huán)方式分為注入式有機熱載體鍋爐和吸入式有機熱載體鍋爐。

（5）按照本體結(jié)構(gòu)分為螺旋盤管式、管架式和鍋殼式加熱式。有機熱載體鍋爐雖有低壓高溫的優(yōu)點，但鍋爐內(nèi)導(dǎo)熱油溫度高，且易燃易爆，一旦運行中不注意，發(fā)生泄漏，會引起火災(zāi)，甚至爆炸傷及人身安全的事故。本文通過分析有機熱載體液相鍋爐工作系統(tǒng)，探討了有機熱載體液相鍋爐的檢驗要點。

2 有機熱載體液相爐工作系統(tǒng)

有機熱載體液相爐以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，利用循環(huán)油泵強制導(dǎo)熱油循環(huán)，由鍋爐本體、循環(huán)油泵、過濾器、油氣分離器、儲油槽、膨脹槽、注油泵及相關(guān)的管道閥門等組成。其系統(tǒng)工作流程是導(dǎo)熱油由循環(huán)泵進入鍋爐入口集箱，通過鍋爐本體加熱，由出口集箱進入出油管道將熱能輸送至用熱設(shè)備，待用熱設(shè)備用完熱后，通過回油管道返回油氣分離器，再次返回液相爐中重新加熱。工作系統(tǒng)見圖1。

圖1 有機熱載體液相爐工作系統(tǒng)

3 有機熱載體液相爐的相關(guān)部件

本文主要探討有機熱載體液相爐的循環(huán)油泵、油氣分離器、膨脹槽、輔助排氣管、儲油槽、過濾器其相關(guān)管線和閥門。

3.1 循環(huán)油泵

循環(huán)油泵是整個有機熱載體液相爐的心臟。在系統(tǒng)運行中，通過泵推動導(dǎo)熱油在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)，克服整個循環(huán)系統(tǒng)中的阻力。選用時以安全原則，在有機熱載體液相鍋爐系統(tǒng)工作中，循環(huán)油泵額定功率、流量、揚程應(yīng)符合鍋爐設(shè)計技術(shù)文件要求，同時，運行時泵本身的性能曲線與管路特性曲線相交的工作點要滿足鍋爐的設(shè)計流量、揚程要求，以此保證鍋爐在不低于最小限制流速下運行。選用時以節(jié)能的原則，根據(jù)流體學可知，循環(huán)泵的P(功率)=Q(流體)×H(壓力) pg，流量Q 與轉(zhuǎn)速N 的一次方成正比，壓力H 與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P 與轉(zhuǎn)速N 的立方成正比，即循環(huán)泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。節(jié)能循環(huán)泵是利用增大葉輪直徑，在循環(huán)泵的流量Q 一定的情況下，降低循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速N，使循環(huán)泵的軸功率降低達到節(jié)能的目的。每臺有機熱載體液相爐均設(shè)置兩個循環(huán)油泵，一用一備。此外，有條件的使用單位還可以配置備用電源或汽油機帶動的備用油泵，一旦停電立即啟動。

3.2 油氣分離器

油氣分離器安裝在回油管道上（靠近循環(huán)泵的進口），上端的膨脹管與膨脹槽連接。它是將有機熱載體液相爐系統(tǒng)中循環(huán)中導(dǎo)熱油所含有氣體分離出來通過膨脹管進入膨脹槽，能保證系統(tǒng)能正常持續(xù)穩(wěn)定地運行。導(dǎo)熱油本身會攜帶一部分水分和低餾分的化合物，新爐子管線系統(tǒng)中也有可能有未排凈的水分。在液相爐系統(tǒng)工作初期，導(dǎo)熱油溫度升高至100℃以上時，含在導(dǎo)熱油及其管線中的氣體分離出來，水分也會汽化，這些均通過油氣分離器上端的膨脹管排出；同時，在系統(tǒng)運行過程中，循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體也經(jīng)過油氣分離器分離，通過膨脹管排出。這確保了有機熱載體液相爐的安全穩(wěn)定地運行，因此，油氣分離器的作用非常重要。

3.3 膨脹槽

在有機熱載體液相爐工作系統(tǒng)中，膨脹槽的設(shè)置是很有必要的。膨脹槽一般設(shè)置在液相爐工作系統(tǒng)的最高點，用于吸收有機熱載體液相爐系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油由于受熱膨脹所增加的體積；此外，它還具有其他的功能，比如，補充新的導(dǎo)熱油中帶入的空氣和啟動運行中產(chǎn)生的混合蒸汽的排空以及氮封等。膨脹槽使用惰性氣體進行密封的系統(tǒng)叫閉式系統(tǒng)，反之，叫開式系統(tǒng)。在閉式系統(tǒng)中，膨脹槽一般采用氮封保護。對于運行系統(tǒng)中確無充氮保護的，應(yīng)保持一定液位，并裝有最低液位報警器。

膨脹槽的位置安裝高度若低，一方面，系統(tǒng)不能產(chǎn)生足夠的壓力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會變差，同時，管路內(nèi)熱油會通過膨脹管與膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油發(fā)生熱交換，使得膨脹槽內(nèi)的油溫過高，系統(tǒng)能耗增加，縮短油品的使用壽命且會大大增加安全隱患。另一方面，會造成循環(huán)泵的汽蝕，引起導(dǎo)熱油溢出。安裝高度若過高，會引起膨脹槽內(nèi)液位過低，將致使系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的壓力升高，可能會超過鍋爐的額定壓力，影響鍋爐的運行安全。根據(jù)TSG0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，建議膨脹槽底部應(yīng)不低于系統(tǒng)用油最高點1.5m。

3.4 輔助排氣管

在系統(tǒng)回油管道與油氣分離器之間裝設(shè)，通向膨脹槽，靠近膨脹槽的管線上安裝有閥門。在有機熱載體液相爐系統(tǒng)運行過程中，一方面，高溫的導(dǎo)熱油通過輔助排氣管進入膨脹槽，使其參與熱油的循環(huán)；另一方面，在更換新的導(dǎo)熱油，啟動時要打開這個管線上的排氣閥，便于排出有機熱載體爐中的空氣、水與導(dǎo)熱油混合蒸汽。需要注意的是，系統(tǒng)運行過程中，若輔助排氣管閥門處于打開狀態(tài)，會使膨脹槽內(nèi)的導(dǎo)熱油溫度過高，使系統(tǒng)能耗增加，在縮短油品的使用壽命的同時，增大安全隱患；鑒于此，在系統(tǒng)正常運行時，需處于關(guān)閉的狀態(tài)。

3.5 儲油槽

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，儲油槽一般設(shè)置在有機熱載體液相爐系統(tǒng)的最低位置，以方便維修的時候排出系統(tǒng)里的導(dǎo)熱油。儲油槽與有機熱載體系統(tǒng)之間應(yīng)該設(shè)置一道隔墻隔開，且距離不宜過近，以免發(fā)生事故。儲油槽上連接的大氣管應(yīng)儲油槽上部設(shè)置噴淋水裝置，以便于將油溫降至注油泵所許的使用溫度。對于儲油槽的容積一般為導(dǎo)熱油爐系統(tǒng)總量的1.2 倍以上。儲油槽應(yīng)裝一只液位計，頂部裝設(shè)排氣管，排氣管應(yīng)引至安全地點，并且不可以在管線上安裝閥門，管線的直徑要比膨脹管的大。

3.6 過濾器

過濾器是有機熱載體液相鍋爐中不可缺少的。常用的過濾器的型號有Y 型、T 型等。Y 型過濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計先進，流動阻力小，且排污方便，廣泛運用到目前有機熱載體液相鍋爐系統(tǒng)中。它可以與管道中閥門及其主設(shè)備使用，也可以單獨用于系統(tǒng)管路中，管道中的導(dǎo)熱油進入過濾器，通過過濾器的濾網(wǎng)再次進入管道中，而雜物則留在過濾桶內(nèi)。有機熱載體液相爐供熱管路中的雜質(zhì)，對整個系統(tǒng)運行是很不利的，當這些雜質(zhì)通過過濾器后被濾出來。在供熱系統(tǒng)正常運行一段時間后，可以將過濾器套中的雜質(zhì)排出。

3.7 管道閥門

有機熱載體液相爐系統(tǒng)中導(dǎo)熱油滲透性極強，又易燃燒，尤其對多孔性材料，侵附性更強。系統(tǒng)工作中導(dǎo)熱油一旦發(fā)生泄漏，很容易引起火災(zāi)，傷及人身財產(chǎn)安全。因此，閥門的材質(zhì)、工作溫度及耐壓的等級都是必須要考察的。有機熱載體液相爐系統(tǒng)中，管道閥門不宜用鑄鐵閥門，管道系統(tǒng)中所有密封件應(yīng)選用具有良好密封性和阻燃性的柔性和金屬纏繞制品，切忌用含有橡膠成分的密封件，使用過程中，必須定期檢查閥門連接處是否完好，如果發(fā)生損壞，應(yīng)及時更換。

4 結(jié)語

總之，有機熱載體液相爐能均勻穩(wěn)定地傳熱，具有低壓高溫的特性，已被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)中。本文通過有機熱載體液相爐工作系統(tǒng)，詳細介紹了工作流程中循壞油泵、油氣分離器、膨脹槽、輔助排氣管、儲油槽、過濾器及管路上管道閥門這些部件功能作用，這樣能更好地做好有機熱載體液相爐的檢驗檢測工作，消除隱患，避免傷及人身財產(chǎn)安全的事故發(fā)生，確保有機熱載體液相爐安全、節(jié)能、穩(wěn)定地運行。