第九章有机热载体炉的基本知识

管架式有机热载体炉
盘管式有机热载体炉
锅壳式有机热载体炉
某厂导热油炉工艺流程图
有机热载体炉的主要技术参数（一）
• 额定供热量：表示有机热载体炉在单位时间内可以 稳定地向外提供的有效热量，用符号Q表示，单位 是GJ/h。（G是10的九次方）过去常用10000kcal/h 作为计量单位。
• 额定热功率：表示有机热载体炉在单位时间内可以 稳定地对外提供热能做功的有效能力。用符号N表 示，单位是MW。热功率与供热量的换算关系是 1GJ/h＝0.28MW。（或1KJ/h＝0.28W）
• 生产工艺中的用热温度必须低于有机热载体 炉设计供热温度20℃以上。
• 有机热载体炉在液相运行中的进出油温差不 宜超过40℃，一般应控制在20℃左右。
有机热载体的种类
• 矿物油型：机械油、汽缸油、汽轮机油、常压 油、芳香三线油，有机硅油、醇醚、专用导热 油等。
• 合成油型：道生油、氢化三联苯、烷基联苯、 二苄基甲苯、烷基苯，乙基联苯等。
有机热载体炉用密封材料（一）
• 高强石墨垫片：是采用厚度为0.2~0.25mm的金属薄 钢板和石墨材料，经过特殊工艺加工复合而成。膨胀 石墨也叫柔性石墨，它是采用天然石墨经特定的化学 处理、高温瞬时处理，使石墨层间距扩大即膨胀而成。 利用金属钢板和膨胀石墨结合而制成的高强度石墨垫 片具有许多优点。
• 耐放射性：能承受各种射线的长期辐照而不发生明显 变化。
• 柔软性：膨胀石墨具有很好的柔软性。
• 耐腐蚀：由于膨胀石墨的化学性质很不活泼，几乎可 以不受所有介质的腐蚀。
• 不渗透性：膨胀石墨对气体和液体都具有良好的不渗 透性。
• 自润滑性：膨胀石墨具有良好的自润滑性。因此，不 会粘附在密封平面上而影响装拆。
有机热载体炉辅助装置的作用 （二）
• 储存器：应尽量放在加热系统最低位置，以便放净锅炉中的有 机热载体。储存罐与有机热载体炉之间应用隔墙隔开。①储存 罐应装一直液面计，储存罐上部应装有排气管。排气管应接到 安全地点，其直径应比膨胀管大一档次。②储存罐的容积应不 小于有机热载体炉中有机热载体容量的1.2倍。
• 热效率：表示有机热载体炉在额定工况下的热能或 电能利用率。用符号η（艾塔）表示，单位用百分率 表示。
• 排烟温度：表示有机热载体炉在额定工况下的尾部 烟气排放温度。用符号Tpy,单位是℃。
• 烟尘排放浓度：表示有机热载体炉在额定工况下， 锅炉尾部烟气排放中粉尘含量换算成标准状态下的 数值。用符号C表示，单位是g/Nm³。
• 膜温：导热油流过锅炉受热面时，会在受热面吸附一 层很薄的油膜。油膜温度往往高于主流体温度 10℃~40℃以上，油膜层温度控制不让超温是防止导 热油过热的关键。
导热油的一般特性 （六）
• 导热系数：也称热导率，是表示物质传导热量的效果 好坏的一个表征参数。
• 膨胀系数：表示物质受热以后胀大程度的一个表征参 数。导热油从常温被加热到某一工作温度时，体积会 增加许多，一般温升每增加100℃，近似膨胀 8%~10%左右（指液体）。
第九章有机热载体炉的基本知识
有机热载体炉作为锅炉家族中的一员， 有着广泛的用途。凡是需要均匀稳定地加 热、且不允许火焰直接加热，工艺加热温 度在150~160℃之间的各种生产场合中， 都可以采用有机热载体炉供热。某些生活 用热也可应用。用电紧张的地区，采用有 机热载体炉以代替用电加热，既可节省电 耗，又能发展生产。
导热油的一般特性 （二）
• 粘度：是指导热油在规定条件下的稀稠程度及流动性.
• 残碳：导热油在高温工作时会裂解或氧化产生胶质、 沥青质及聚合物，形成残碳。残碳值的大小可用以判 别导热油在高温使用中的结焦倾向性。一般要求控制 在残碳值0.03W%。当残碳值超过1.5%时，必须对导 热油进行处理。
• 酸值：是指导热油中的各种有机酸的总和。有机酸达 到一定值时，会对设备管道产生一定程度的腐蚀作用. 一般控制导热油的酸值在0.02mgKOH／g以下，如超 过0.5mgKOH／g时，这种导热油就不能使用了。
• 有机热载体炉有气相炉和液相炉之分。气相炉是一种 自然循环的有机热载体炉，液相炉是靠循环泵的压头 将有机热载体打入热网系统来满足生产工艺需要的锅 炉（强制循环方式）。
• 循环泵安装在液相炉有机热载体的入口处，称为注入 式。主要部件有机热载体本体、循环油泵、膨胀器、 储存罐、过滤器、注油泵、油气分离器、管道膨胀补 偿器及仪表阀门等组成。盘管式和管架式有机热载体 炉的循环方式大多设计安装成注入式强制循环系统。
导热油的一般特性 （三）
• 沸程：导热油是一种有机混合物，各种有机物具有不 同的沸点，因此导热油的沸腾温度是一个范围，而不 是一点温度。一般要求导热油的初沸点即能高于导热 油最高安全使用温度，以确保导热油在低压液相状态 下方便地安全使用。初沸点是导热油中最轻馏份的沸 腾温度。导热油的馏出温度不宜过宽，以其沸程范围 较窄为好。
• 抗拉强度高：由于金属钢板衬在膨胀石墨材料中间， 因此高强度石墨垫片具有较高的抗拉强度。
• 使用压力较高：高强度石墨垫片≤19.61MPa。
石墨垫片
石墨填料
对有机热载体炉结构的一般要求
• 具有一定的弹性，保证有机热载体炉各部分在运行中 能自由膨胀。
• 有机热载体炉的焊接要求：管子与锅筒、集箱、管道 的连接，不得采用胀接或螺纹连接。锅筒纵环焊缝、 封头的拼接焊缝必须采用埋弧自动焊（当受工装限制 时，锅筒最后一道环缝的内侧允许采用手工焊），受 热面管的对接焊缝采用气体保护焊。
• 过滤器：在循环泵入口处应装过滤器，以便滤去有机热载体在 高温下形成的聚合物和残渣。
• 循环泵：在整个循环系统中起着非常重要的作用。在工艺流程 中普遍设有备用循环泵，以便在工作泵发生故障时，投入备用 泵。循环泵的流量和扬程的选取应保证有机热载体在锅炉中必 要的流速。如压力不够，会降低有机热载体在系统中的循环流 速，从而导致有机热载体在管内油膜加厚，致使有机热载体过 热结焦，早期老化，甚至发生爆管事故。
油泵（离心式）
油泵（螺杆泵）
排油口 吸油口
外齿轮泵
油泵（外齿轮泵）
外齿轮泵工作原理图
外齿轮泵内部结构
油泵（内齿轮泵）
垫片
不锈钢滤网
油泵（内齿轮泵）
内齿轮泵内部结构
有机热载体炉安全阀的技术要求 （一）
• 每台气相炉至少应安装两只不带手柄的全启式弹簧 安全阀。安全阀与锅筒连接的短管上应串联一只爆 破片。
• 机械油、汽缸油、汽轮机油等不是专用导热油， 但是可以在250℃以下代替导热油使用。 我国目前使用矿物油型比较多，合成油型导热 油使用较少。
各种型号的导热油（一）
各种型号的导热油（二）
导热油的一般特性 （一）
导热油是一种有机热载体，多呈淡黄色或褐 色油状液体，大多数是无毒无味的，少数的具有 一定程度的毒性和刺鼻臭味。 • 闪点：是指导热油在一定的加热条件下，油蒸汽 与附近空气混合后，在接近火源时能发生短促闪 燃的最低温度。 • 燃点：可燃物质在空气或其它助燃物质相接触的 情况下，达到某一温度时，遇火源即会发生持续 的着火燃烧（不少于5秒）。发生这种持续燃烧所 需的最低温度叫燃点。 • 自然点：可燃物质在空气或其它助燃物质存在下， 被加热到某一温度时，在未接触火源条件下会自 行起火燃烧时的最低温度。
有机热载体炉的特性
有机热载体炉是一种新型特种锅炉。 具有低压高温工作特性，一般工作压力不 高于1MPa，甚至是常压，而其供热温度 可达到液相340℃或汽相400℃。随着工业 生产的发展和科学技术的进步，有机热载 体炉得到了不断的发展和应用，现有液相 导热油锅炉和汽相道生锅炉两大类。
管架式有机热载体炉
• 毒性：毒性程度的高低是判断导热油使用安全性的一 个重要指标。大多数导热油是无毒的，少数品种的导 热油有一定毒性。有毒的导热油应防止泄露，防止人 和畜沾染中毒事故发生。
• 最高使用温度：表示导热油在这一温度及使用时，能 保持导热油的热稳定性。必须控制有机热载体即导热 油工作温度在其最高使用温度以下，不得超温使用。
• 循环流量：表示有机热载体炉在额定负荷下工作时流 过锅炉受热面的有机热载体数量，多指容积流量。用 符号V表Hale Waihona Puke ，也有用Q表示的，单位是m³/h。
• 适用热载体：不同的热载体具有不同物理化学特性， 设计有机热载体炉时必须考虑介质特性，以确保锅炉 的安全经济运行。
有机热载体炉的主要技术参数 （三）
• 适用燃料或加热方式：加热装置是根据不同的加热方 式或燃料品种进行设计的，它有一定的适用性和要求， 所以每种有机热载体炉的加热方式或适用燃料必须明 确。
• 重量轻：石墨的密度是2.22g／cm³,制成膨胀石墨以 后密度约为0.8~1.8g／cm³。
• 耐温性好：膨胀石墨具有很宽的耐温范围，如 ﹣200~3000℃，当然这是指理想状态下。但是膨胀 石墨与金属薄钢板结合制成的高强度石墨垫片在 ﹣200~550℃范围内可以安全地使用。
有机热载体炉用密封材料（二）
• 供油（或汽）温度：表示有机热载体炉在额定工况 下输出的有机热载体介质温度。用符号t2表示，单 位是℃。
有机热载体炉的主要技术参数 （二）
• 回油温度：表示有机热载体炉在额定负荷下工作时网 路回油进入锅炉的有机热载体介质温度。用符号t1表 示，单位是℃。
• 工作压力：表示有机热载体在额定工况下工作时承受 的内压力。用符号p表示，单位是MPa。
• 烟气黑度：表示有机热载体炉在额定工况下，锅炉 尾部烟气排放的颜色黑度，常用林格曼氏标准烟色 图对照评定烟色等级。
林格曼黑度
选用有机热载体炉的基本要求
• 一般应按实际用热负荷的1.2~1.5倍选用有机 热载体炉的供热量。对用热负荷比较稳定的 且使用管理水平较高的企业，可按1.2倍富裕 量选用。
• 燃料消耗量或电耗量：表示有机热载体炉在额定负荷 下必须消耗的燃料数量，用符号B表示，固体或液体 燃料单位是kg/h，气体燃料单位是Nm³/h；或为直接加 热有机热载体的电热棒需消耗的电度数，电度数计量 单位是kw•h。电量与热量的换算关系是1kw•h＝ 860kcal。