导热油供热系统设计概要

导热油供热系统设计概要柳德宝(福建省林业勘察设计院)[摘要]介绍导热油供热系统主机和辅机的功能，分析供热系统工艺流程，并提出了工程设计应注意的问题。[关键词]有机热载体炉辅机供热系统流程图导热油供热系统以导热油为载热体。导热油在炉中加热后，利用热油泵将其送给各用热设备，再返回炉中重新加热，从而形成闭路循环。导热油加热炉是一种直流式特种锅炉，称为有机热载体炉，俗称热油炉。首台有机热载体炉于1932年在美国研制成功；在我国，有机热载体炉的应用也有30多年的历史。国产化有机热载体炉是国家“七五”计划科技攻关重点项目，1984年，常州能源设备厂生产了我国第一台有机热载体炉，国发1987[25]号文件将有机热载体炉列为13项重点节能项目之一。1990年，有机热载体炉被列入国家重点科技成果推广计划。导热油供热系统以其供热系统效率高、运行压力低、操作管理方便等优点，在全国得到了广泛的推广应用。目前，我国有机热载体炉生产制造技术日趋成熟，但导热油供热系统工程设计水平尚需进一步提高，一些工程设计，在有机热载体炉、循环油泵等设备选型、热油管路系统设计、热油炉房布置等方面还存在一些不尽如人意之处，笔者根据以往从事热油炉房工程设计的经验，拟就如何搞好导热油供热系统设计，原则性地谈谈方法问题。1做好有机热载体炉主机选型工作1.1准确核算用户耗热量导热油供热系统的主机选型，首先要根据用户耗热量的需求，确定有机热载体炉的大小。需要注意的是，导热油供热没有蒸汽供热系统的凝结水排放或闪蒸引起的热损失，不能沿用蒸汽供热系统耗热量的计算方法。笔者在工程中发现，热油炉大马拉小车现象十分普遍。某工程选用1台4.6MW燃煤热油炉，正常运行时，鼓、引风机不开就可满足生产用热，可见设备选型偏大很多。有的主机选型偏小，以后数次增加有机热载体炉，扩建热油炉房，造成了热油炉房占地面积大、热油炉运行效率低的现象。因此，设计人员应认真核实用户的用热要求，做好有机热载体炉主机的选型工作。1.2弄清燃料情况，选择适当的燃烧方式有机热载体炉的燃烧系统与一般蒸汽锅炉或热水锅炉相似，有燃煤、燃油、燃气、燃用木材废料和电加热等多种。燃烧方式的选择，应根据当地燃料情况、环保要求、工程投资和运行经济性等综合比较后确定，应注意燃烧室对燃料的适应性。在现有工程中，有机热载体炉炉膛选择不当，造成燃料燃烧不完全的实例并不少见。常用的燃煤有机热载体炉的设计煤种为烟煤，若改变煤种，应将燃料特性提供给设备制造厂，要求厂方根据实际燃料情况对燃烧室进行适当调整，以确保热油炉设计的燃烧效率。2充分了解辅机性能，做好辅机配套工作导热油供热系统由导热油系统、燃烧系统、电器控制系统三大部分组成。导热油系统由膨胀槽、贮油槽、热油循环泵、注油泵、油过滤器、油气分离器等组成。燃烧系统由鼓风机、引风机、除尘器、调速箱、上煤机、出渣机、空气预热器等组成。电器控制系统由电器控制柜及其检测、显示、控制仪表等组成。导热油供热系统的辅机一般由有机热载体炉设备制造厂配套供应，设计人员应根据用户用热情况，对设备厂配套辅机的型号规格和技术参数进行校核。燃烧系统和电器控制系统与一般锅炉配套辅机相似，这里不赘述。下面仅对供热系统的辅机作简要介绍。2.1膨胀槽膨胀槽的作用是：(1)用作导热油因温度变化而产生体积变化的补偿，接收和补给系统中因温度变化引起的膨胀或收缩的导热油量，起缓冲作用。(2)稳定导热油供热系统的压力。(3)收集和排放供热系统运行时从油气分离器逸出的气体，帮助系统排气和脱水。(4)隔绝系统中热的导热油与空气接触，减少空气中氧气对热油的氧化分解，延长导热油的使用寿命，同时也可减少系统内热导热油的蒸发损失。(5)当因停电等而紧急停炉时，可通过膨胀槽内的冷态导热油，对加热炉内的热油进行置换，防止炉管内的导热油超温过热。根据膨胀槽的功能，膨胀槽的有效容积至少应大于整个管网和有机热载体炉内总油量因受热膨胀而增加体积的1.3倍，同时应核算有机热载体炉须紧急置换冷却时的贮油量。膨胀槽应装有膨胀管、溢流管、液位计等，溢流管上不能安装阀门。膨胀槽的安装位置应考虑防止导热油喷出而引起火灾的措施，一般不宜将膨胀槽安装在有机热载体炉的正上方，膨胀槽底部与有机热载体炉顶部及供热系统管路最高顶应有1.5m以上的间距，且膨胀槽与油气分离器的间距应大于1m，以免供热系统的热量传递到膨胀槽内，保证膨胀槽内的导热油是低温的，一般膨胀槽内的导热油温度不应超过70℃，因此，膨胀槽和膨胀管不得采取保温措施。膨胀槽正常工作时保持高液位，以保证在需冷油置换时有足够的导热油来防止炉管内导热油的超温过热；膨胀槽的高液位，也可避免正常停炉时因导热油冷却收缩时空气进入供热系统。膨胀槽上的液位计应有低液位报警功能，以防气体进入供热系统。2.2储油槽储油槽的作用是：(1)用来贮存供热系统中的导热油。(2)接收供热系统溢流出的导热油。(3)提供供热系统需要补充的导热油。根据储油槽的使用功能，储油槽的容积应不小于有机热载体炉系统中导热油总量的1.2倍，储油槽要安装在加热系统的最低处，以便需要时排空系统中的导热油，储油槽与有机热载体炉之间应用防火隔墙隔开，储油槽应装有液位计、排气管、进油管、出油管等，应注意将排气管接到安全地点，且排气管上不得设置阀门，储油槽正常工作时应处于低液位，准备随时接受流入的导热油。2.3注油泵注油泵的作用是：(1)将外来的导热油输入到储油槽或膨胀槽内。(2)将储油槽的导热油输送到膨胀槽内，及时补充系统所需的导热油。(3)排出系统中的导热油。注油泵一般采用齿轮泵。2.4循环泵循环泵的作用是将导热油不断地送入加热炉加热，并提供导热油闭路循环的动力。循环泵选择的好坏，直接影响到整个系统的安全性和运行的经济性。对循环泵的基本要求是耐高温和不泄漏，选用循环泵时要结合导热油粘度和系统流量，认真核算供热系统的阻力，合理选用循环泵。若扬程选用过高，将增加运行成本；若扬程选用偏低，将使系统循环油量减少，其供油温差会加大，可能影响生产用热要求；若循环油量过低，将使有机热载体炉内热油流速降低，导热油在炉管内有分解碳化的危险。循环泵的选择，应保证导热油在炉内辐射受热管束中流速大于2m/s，在炉内对流受热管束中流速大于1.5m/s。供热系统至少应安装两台循环泵，一用一备。2.5滤油器滤油器的作用是用来过滤并清除导热油供热系统的异物，如导热油在运行中产生的聚合物或残炭等。过滤器宜设二组，以便清洗时系统照常运行。2.6油气分离器油气分离器用来分离并排出供热系统中的空气、水蒸汽及其它气体，从而保证导热油在液相无气水的状态下稳定运行。油气分离器一般采用离心式分离器，为保证排气通畅，防止油气冲入高位槽发生喷油现象，以选用四管式油气分离器为宜。3认真搞好导热油供热系统工艺流程设计导热油供热系统的工艺流程，应根据用户用热要求进行设计，典型的导热油供热系统工艺流程参见附图。3.1供热循环导热油由循环泵送入有机热载体炉进行加热后送至用热设备，再经油气分离器和油过滤器，排除导热油中的气体和杂质后，再经循环泵送回有机热载体炉，从而实现供热循环。导热油供热方式有一次循环供热、二次循环供热和间歇性供热等几种。3.2注油系统向供热系统注入导热油有几种情况：(1)将外部导热油经注油泵注入膨胀槽或储油槽；(2)将储油槽内的导热油经注油泵注入膨胀槽；(3)将储油槽内的导热油用注油泵排至供热系统外，以更换导热油。3.3排气系统导热油供热循环系统中的气体或蒸汽经油气分离器排至膨胀槽，由膨胀槽或储油槽内的排气管排至系统外。膨胀槽和储油槽的排气管应接至安全地点，以防槽内导热油因沸腾等原因喷出而酿成火灾。3.4冷油置换系统遇突然停电紧急停炉时，可将膨胀槽的冷态导热油经有机热载体炉放入储油槽，以防有机热载体炉内导热油过热。3.5紧急冷却系统若导热油炉为重型炉墙，有机热载体炉内蓄热量大。当采用冷油置换无法降低炉温，或因用户停电较频繁，采用冷油置换不利于保证供热系统稳定时，需设置紧急冷却系统，即强制导热油在有机热载体炉和冷却水箱间循环，将有机热载体炉内的导热油送入冷却水箱进行循环冷却，以确保热油不超温变质。另外，冷却水箱也可兼作供油温度偏高时的应急冷却用。3.6安全排放系统当系统发生超压时，可通过安全阀自动泄压，泄压的导热油径直排入膨胀槽等安全位置。3.7稳压旁路系统当用户耗热量变化而调整导热油供油量时，为保证有机热载体炉内导热油流速大于2m/s，不能降低热油炉内的供油量，为此应将一部分导热油走旁路循环。旁路导热油流量用自力式稳压阀进行控制。设计中还有一些细节应注意，如导热油极易渗漏，当管道采用法兰连接时，应采用公称压力不小于1.6MPa的榫槽式法兰或平焊钢法兰，法兰垫片应采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片，不得采用石棉制品；导热油供热系统运行温度较高，应注意采取必要的热补偿措施；有机热载体炉和供热系统应以1.5倍的工作压力进行水压试验等。要使导热油供热系统安全经济地运行，需要设备制造厂提供优质的产品，需要施工安装单位精心安装调试，也需要设备用户认真地操作管理。参考文献1劳动部.有机热载体炉安全技术监察规程.1993DesignofHeatSupplySystemswithHeat-ConductingOilByLiuDebaoAbstractIntroducesthefunctionsofmainequipmentandtheiraccessoriesofheatsupplysystemwithheat-conductingoil，andputsforwardthepointsthatshouldbeconsideratedinengineeringdesign.KeywordsOrganicheat-mediumboiler，auxiliaryequipment，heatsupplysystem，flowdiagramAirConditioningandVentilationSystemsDesignof1000t/aSpandexEngineeringofWenzhouHuafengGroupByTaoAirongandYuPingAbstractAccordingtothecharacteristicsofspandexengineeringprocess，introducesthedesignprinci2plesandconfigurationofairconditioningandventilationsystems.Keywordsspandexengineering，airconditioningandventilationsystem，design