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大型撬块导热油炉在醚化生产中的应用

发布日期:2020-6-29 10:24:11 作者:崔晓明


摘要:介绍了导热油的性能,分析了导热油的工作原理和导热油加热系统的设计要点,结合导热油系统在醚化装置中的应用,着重阐述了大型导热油炉模块化(撬块)的优点,提出模块化将成为发展的一种趋势。

    1、导热油性能优点

导热油供热与传统的蒸汽供热比较,具有以下优点:

    (1)温度高,压力低。采用导热油供热,工作温度50~400℃,压力约为0.3~1.0Mpa;而采用蒸汽供热,工作温度为240~260℃,压力约为4.0Mpa。由于导热油工作温度较高,可节省大量的换热面积,降低投资成本。

    (2)系统热效率高。导热油系统的热效率一般在80%左右,若采用余热回收系统,系统热效率可达90%以上。

    (3)温度稳定且易于控制。由于导热油比热、粘度较大,受热后温度波动小,在对于温度稳定性要求较高的行业中具有明显的优势。

    (4)成本经济。导热油供热与蒸汽供热相比,导热油不腐蚀设备钢材,无需配置化学处理装置,节省了相应的成本。与蒸汽锅炉相比,对水资源需求度不高,避免了地域使用限制。

   (5)比热大,流速高。导热油比热约为水的一半,但导热油流速一半可取2~4m/s,远大于水的流速,可减小炉管管径。

    (6)安、全可靠。由于导热油供热工作压力低,大大降低了运行过程中导热油跑、4、滴、漏等风险。

    2、导热油工作原理

燃料经燃烧器在导热油炉辐射室中燃烧,产生的火焰和高温烟气,以辐射传热和对流热的方式与炉管内的导热油进行换热,导热油经热油泵实现强制循环,高温导热油作为换热介质通过热油管线输送到用热设备换热,换热后的低温导热油再次流经油炉即热,从而实现导热油炉加热系统的供热。

    3、导热油系统的设计

    (1)导热油炉。相对于其他设备来说,导热油炉是导热油系统中核心设备,其投资较大,设计时应从苛刻的工况考虑,谨慎选择炉管、燃烧器等重要设备。小型导热油炉炉管常用盘管,其优点是流速合理、管内压降小、能完全排空、无局部过热。但对于大型导热油炉,盘管运输不方便,一般采用立式炉管。炉管内部导热油流过传热面的速度必须相对较快,以充分扩展紊流,从而节约能源,提高导热油炉的热效率

    (2)膨胀槽。膨胀槽又称高位槽,主要作用有:导热油加热后体积发生膨胀,膨胀后多出的油可储存在膨胀槽内;新导热油装入系统中,升温过程中起脱水排气作用;同时,可以使得导热油系统中的压力保持稳定;停电时,其内部的冷油用以置换加热炉内的热油。膨胀槽中的导热油温度一般不应超过70℃,因而无需进行外保温。

    设计膨胀槽的体积时,先要计算热油系统中导热油在正常工作温度下,因受热膨胀而增加的体积,再乘以修正系数即为膨胀槽的体积,此系数一般取1.3。热油膨胀后体积V为:

V=V0[1+β(t出-t进)]

式中 v——工作条件下的导热油膨胀体积,m3

v0——管道及设备所容纳的导热油量,m3

β——工作条件下的导热油膨胀系数,℃-1

t进——开车前的导热油温度,℃

t出——工作条件下的额导热油温度,℃

    (3)储油槽。储油槽又称低位缸,在热油系统停车、开车时,临时储存导热油系统正常运行所需的导热油,其体积一般为系统运行所需导热油体积的1.2倍。在较寒冷地区储油槽内应安装电加热器,确保环境温度过低时,储油槽内导热油的粘度可以达到注油泵的允许值。

    (4)热油循环泵。热油循环泵用来提供导热油在热油炉循环系统中的动力以及系统热负荷所需的流量。循环泵选取时应根据导热油的粘度、流速、路经等,计算热油炉的系统阻力,合理选择泵的扬程。

    (5)油气分离器。油气分离器是分离出导热油中含有的空气和水蒸汽,使得热油系统热油系统形成一个单相流动,这对热油系统运行的稳定性很重要,在两相或多相流动的情况下,热油管路中的阻力会相差较大,极易形成偏流而引起结焦。

    (6)主油泵。随着热油系统的运行,导热油由于蒸发等原因逐渐减少,主油泵是用来补充系统中所需的导热油。

    (7)滤油器。滤油器主要用来过滤并清除导热油中的杂质,保证导热油的清洁度,延长热油泵和热油炉炉管的使用寿命。过滤器宜设二组,一开一备。

  1. 导热油炉在醚化生产中的应用

    新疆400kt/a轻汽油醚化装置导热油系统,该系统正常工况热负荷为38.7MW,大工况热负荷为46.44MW,截止目前,是国内单台加热炉设备热负荷z大。导热油炉配备一套余热回收系统及导热油系统所要求的附属设备和附件,导热油的总体效率为92%,燃料为燃料气。导热油选用THERMINOL 55,导热油供油温度为250℃,供油压力为0.57MPa。

    导热油炉采用立式园筒炉,导热油介质通过联箱分6管程从导热油炉上部进入对流室,经内部转油线进入辐射室加热后,从辐射室上部联箱流出导热油炉。

    导热油炉是一个大型非标设备,如果在施工现场进行制造,由于缺少有效的大型机具,缺少精密的测量仪器,缺少适宜的工作场地,再加上天气因素和一些突发状况,施工进度受到很大程度的制约,模块化的出现很好地解决了这个难题。

    导热油炉设计时就应按模块化的思路考虑,从加热炉整体角度出发,增加炉体的分段设计,在结构增加强度连接节点、连接面,并充分考虑连接面的密封问题。同时,还要考虑模块在运输、吊装过程中的附加载荷。

(1)整体模块化。导热油炉本体及主要附件均在工厂制造、组装,炉管等设备在工厂已经探伤并做压力试验,所有电工、仪表灯等均在工厂安装、校验、调试。运到现场后仅需对炉子进行固定、配管即可准备开工事宜。本项目热油炉,如果单从工厂制造的角度考虑,是可以实现的,但辐射段外形尺寸直径已达9m,无法进行运输。

(2)分段模块化。根据我国现有的运输、等吊装能力以及施工进度要求,可以将热油炉辐射室、对流室和烟囱分模块在工厂制造,运到现场后进行积木式组装。加热炉具体分块的影响因素很多,因而分段模式需要在技术协议中详细说明。

注:导热油炉模块化即撬块导热油炉

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