有机热载体安全技术条件标准宣贯.ppt
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1、有机热载体锅炉,河南省特种设备协会,讲解的主要内容,1、有机热载体锅炉的概念2、有机热载体锅炉的应用3、有机热载体锅炉的特点4、有机热载体锅炉的种类5、有机热载体锅炉的设计6、有机热载体锅炉的结构7、有机热载体锅炉的材料8、有机热载体锅炉的焊接,讲解的主要内容,9、有机热载体锅炉的法兰连接 10、有机热载体锅炉的安全附件11、有机热载体锅炉的加热设备12、有机 热载体锅炉的应用介质13、有机热载体锅炉的型号命名14、有机热载体锅炉的安装15、有机热载体锅炉的运行16、有机热载体锅炉的检验,一、有机热载体锅炉的概念,一)有机热载体的概念:作为传热介质使用的有机物质的统称。二)有机热载体锅炉的概念
2、:是指利用各种燃料、电或者其他能源,将所盛装的有机热载体加热到一定的参数,并对外输出热能的设备。二、有机热载体锅炉的应用 1、应用范围广泛 1)用于加热:(1)化工厂加热化工原料(2)筑路工程加热沥青(3)油田采油场加热石油 2)用于烘干:(1)印染(2)造纸(3)木材(4)食品,2、发展历史不长,1)有机热载体锅炉的诞生(1)诞生年代;30年代初期(2)诞生国家:美国(3)诞生企业:道生化学公司(4)首创名称:道生炉2)有机 热载体锅炉的发展(1)50年代引入开始应用:上海染化厂(2)70年代正规设计制造:上海特种锅炉厂(3)80年代沿海地区开始研制生产小型有机热载体锅炉(4)近年来全国各地
3、开始研制生产使用有机热载体锅炉,3、数量不断增加,1)全国:93年份 900台 主要沿海地区 03年份 8000台 推广到中西部地区 09年份 23000台 全国普遍推广应用 2)全省:93年份 40台 主要豫北地区 03年份 130台 石油化工印染 09 年份 1100台 全省各市都有,三、有机热载体锅炉的特点,1、热容量大1)压力低2)温度高3)示例:有机热载体 0.34Mpa _320C 蒸汽温度 11.5Mpa _320C4)传热效果好,热效率高。,2、热稳定性好,1)芳烃型:只有遇到明火才能燃烧2)烷烃型:只有加热280C以上才能燃烧 3、无爆炸危险1)压力低,威力小2)膨胀装置能泄
4、压 4、易发生火灾1)易结焦过烧 2)过烧裂纹泄漏,四、有机热载体锅炉的种类,一)气相炉1、压力是因有机热载体汽化而形成的。2、有机热载体是靠气相炉的压力向外输送3、有机热载体锅炉是承压锅炉。二)液相炉1、注入式液相炉1)循环泵安装在有机热载体炉的入口处2)注入式液相炉是承压锅炉2、抽吸式液相炉1)循环泵安装在有机热载体炉的出口处2)抽吸式液相炉是不承压的。,五、有机热载体锅炉的设计,一)设计压力的选取1、工作压力的确定1)根据有机热载体锅炉及用热设备的系统总体阻力确定。2)不低于循环泵的杨程。2、设计压力的选取1)有机热载体的工作压力+0.3Mpa2)不低于0.6Mpa。,二)受压元件的强度
5、计算,1、强度计算标准1)GB/T9222水管锅炉受压元件强度计算2)GB/T16508锅壳锅炉受压元件强度计算2、元件计算壁温1)根据有机热载体的放热系数计算确定2)也可直接采用标准中给出的温度附加值确定,3、许用应力的确定,1)材料的基本许用应力,(1)按公式计算:jb/nb s/ns d/nd 最小者(2)用材料钢号和元件计算壁温查表确定2)应力的修正系数(1)结构特点(2)工作条件 3)由公式计算许用应力=j,三)安全经济流速的确定,1、确定管内流速的依据1)流体边界层厚度的影响(1)厚度大(2)温度高(3)老化快2)流体状态影响边界层的厚度 R4000 紊流 薄2、管内流速的确定1)
6、辐射段管内流速 2m/s2)对流段管内流速1.5m/s,四)额定热功率的确定,1、根据用热量的大小,由用户提出要求。2、根据锅炉的结构型式,由限定条件确定。3、根据燃料的类别限制,由设计单位确定。1)煤类:(1)烟煤(2)无烟煤2)油类:(1)重油(2)柴油3)气类:(1)天然气(2)液化石油气(3)焦炉煤气,五)锅炉热效率的确定,1、锅炉的结构型式2、燃烧的类别方式3、额定热功率的大小4、锅炉的自动化程度,六)设计计算中应考虑的问题,1、辐射受热面与对流受热面的比例2、有机热载体进出锅炉的温度差3、有机热载体加热温度提升的速度4、有机热载体的流速选择和压力降确定5、有机热载体防止超温和防止老
7、化,1、考虑辐射受热面与对流受热面的比例,1)考虑比例的目的(1)保证稳定的输出有机热载体的温度(2)保证热负荷的波动处于可控的范围(3)防止有机 热载体温度急剧的变化(4)防止辐射受热面过热烧坏(5)防止对流受热面吸热少,造成排烟温度过高,2)考虑比例的因素,(1)所用燃料的种类(2)燃烧火焰的状态(3)烟气分布的走向(4)系统自动控制水平(5)系统安全保护措施,3)考虑比例的理由,(1)辐射受热面接受的热量与燃烧火焰温度的四次方成正比。(2)对流受热面接受的热量与烟气温度的一次方成正比。(3)有机热载体锅炉对炉膛热负荷的要求有其特殊性。(4)燃煤有机热载体锅炉的三高问题的存在和运行不稳定的
8、问题。,2、有机热载体进出锅炉的温度差,1)输出温度有严格的要求热用户的要求2)输入温度在一定范围内波动负荷变化3)用热设备热负荷固定的前提下,输入温度越低,循环量越小,循环泵耗电量越少4)用热设备热负荷的波动,引起锅炉及整个系统运行不稳定;造成锅炉的输出和输入温度差增大;引起超温,造成有机热载体老化结焦,影响传热。,3、有机热载体加热温度的提升速率,1)受热面内壁有一层流动缓慢的介质膜2)高温急剧加热状态下,介质膜接受热量过多,温度过高。3)介质膜会结焦,以至碳化集结在管内壁4)规定:(1)应控制温升3040 C/小时(2)并且要求保持温升均匀(3)同时保证有机热载体在系统中均匀膨胀,4、安
9、全经济流速和压降的确定,1)安全经济流速;见三)2)合理经济的系统压力降(1)与管内流速密切相关(2)流速过大,阻力大,压降大,耗电多(3)流速过小,传热不好,易结焦过烧,5、有机 热载体防止结焦和防止老化,1)有机热载体对炉膛热负荷的特殊要求2)有机热载体的管内流速必须严格控制3)热用户的热负荷必须控制在一定范围内4)燃烧强度与负荷波动相互匹配5)有机热载体要经常检测,并经常再生、补充和更换,七)锅炉设计中应注意的问题,1、燃料种类和燃烧方式的确定2、节能环保的要求增设烟气系统余热回收设备的问题3、安全附件、自控装置、辅助设备的确定4、选择系统中有机热载体的温度差5、注意炉体密封、保温隔热和
10、外观美观的问题。,六、有机热载体锅炉的结构,一)盘管式锅炉1、种类;1)圆筒形盘管 2)方箱形盘管2、组成:1)辐射油冷壁管 2)对流油冷壁管3)炉膛 4)保温护板 5)锅炉本体 6)燃烧器二)管架式锅炉1、组成:1)油冷壁管 2)对流管束 3)集箱 4)炉膛 5)空气预热器 6)燃烧器2、特点;1)实现单机大的热功率 2)可做大功率整装或组装锅炉 3)设备制造要求 低 4)热效率高,三)卧式外燃锅炉,1、组成1)锅壳 2)前管板 3)后管板 4)前烟箱 5)烟管 6)后棚管 7)后燃烧室 8)炉膛 9)水冷壁管 10)链条炉排11)煤斗 12)出渣机2、特点1)结构紧凑 2)体积小 3)重量
11、轻4)整装出厂 5)运输安装方便 6)金属耗量低,三)卧式外燃锅壳式锅炉,3、存在的问题1)锅筒直接受辐射热。2)锅筒内有机热载体流速极低。3)边界层厚度大,影响传热。4)锅筒底部过烧容易鼓包。5)有机热载体老化失效快。6)有机热载体锅炉寿命短。,4、该炉型保留的理由,1)传统炉型 2)结构简单。3)整装出厂4)运输安装方便 5)多用于气相炉5)补救措施,能够保证安全。5、该炉型的补救措施1)锅筒底部被覆。2)增加底部的扰动。3)改变底部流体状态。4)加装折流导流板。5)加强运行管理。,四)循环流化床式,1、组成:1)等压风室 2)布风装置 3)沸腾区4)悬浮区 5)旋风燃烬区 6)对流区7)
12、埋管受热面 8)给煤装置 9)溢流灰口2、特点:1)最近的开发设计,技术不够成熟。2)提高燃烧强度,强化传热效果。3)适用燃烧劣质煤种,燃烬效果好。4)实现低温燃烧,有效降低氮氧化物。5)炉膛投放石灰,有效降低烟气的含硫量。,七、有机热载体锅炉的材料,一)不准用铸铁和有色金属1、铸铁属于脆性材料,不能用于受压元件2、有色金属分子会向有机热载体内扩散。3、会加速有机热载体老化变质报废。4、会造成受热面过烧,影响安全运行。5、联苯对有色金属具有比较强的腐蚀性。,二)金属材料和焊接材料必须符合国家标准及行业标准。,1、入厂验收按JB/T33752002进行。2、国外钢材1)国外锅炉用钢的成熟钢号。2
13、)国内有类同成熟锅炉用钢号。3)且化学成分、力学性能、焊接性能与国内成熟锅炉用钢号相似。,三)受压元件材料的变更,1、材料代用程序1)代用原则:(1)以大代 小(2)以厚代薄(3)以优代劣2)代用手续;须经设计单位同意后代用2、不符合代用原则,应对更改过的锅炉设计文件重新进行鉴定。,八、有机热载体锅炉的焊接,一)受压元件连接方式的选用1、不准采用胀接、铆接和螺纹连接。1)结构上存在缝隙2)结构的密封性不好3)有机热载体易渗漏而发生火灾2、应该采用焊接方式连接,二)焊接连接的技术要求,1、锅筒的纵、环焊缝,封头的拼接焊缝必须采用埋弧自动焊接。2、受热面管子的对接焊缝应该采用气体保护焊接或气体保护
14、焊打底。3、要求的理由1)焊接方法对焊接质量至关重要2)杜绝焊缝对有机热载体的渗漏3)手工电弧焊难以保证焊接质量,三)对焊接试板的要求,1、液相炉不要求做试板。2、仅气相炉锅筒批量生产时每10 台做一块检查试板。3、要求的理由:1)使用压力比较低。2)有焊接方法做质量支撑。3)有焊接工艺评定做技术支撑。,四)对焊接工艺评定的要求,1、焊接工艺评定的目的:两个验证。2、焊接工艺评定的依据:JB/T47083、焊接工艺评定的要求:1)统一名词术语:WPS、PQR、WWI2)监检人员全程监督。3)PQR、WPS由焊接责任工程师审核、技术负责人批准,监检人员签字确认。,九、有机热载体锅炉的法兰连接,一
15、)管法兰的选用原则1、考虑管道的推力和弯曲折算当量压力2、考虑法兰的形式1)板式平焊法兰 2)带颈平焊法兰 3)带颈对接焊法兰 4)承插焊法兰 5)螺纹连接法兰 6)整体式法兰3、考虑法兰的刚度带颈对接焊带颈平焊板式平焊,4、考虑法兰的密封面,1)凸面 2)全平面 3)凹凸面 4)榫槽面 5、考虑垫片的密封性能 金属垫片半金属垫片非金属垫片,二)法兰连接的选取,1、型式的确定;1)平焊式法兰 2)对接焊式法兰 3)榫槽式法兰2、公称压力的确定:PN1.6Mpa3、公称温度的确定:T300C4、密封垫片的确定:1)不准选用石棉垫片2)只准选用:金属网缠绕式石墨垫片 膨胀式石墨复合垫片,三)法兰选
16、取的理由,1、法兰连接处是泄漏的主要薄弱环节。2、有机热载体的渗漏性极强。3、有机热载体泄漏极易发生火灾。4、防止泄露是有机热载体锅炉的关键。,十、有机热载体锅炉的安全附件,一)安全阀与爆破片1、安全阀的安装1)气相炉:(1)安装两只(2)不带手柄(3)弹簧式2)液相炉:可不安装安全阀,2、爆破片的安装,1)仅气相炉安装爆破片2)爆破片的安装位置 安装在安全阀与筒体连接的短管上。3)爆破片的安装数量:一只,3、安全阀的防止泄露措施,1)泄露的危害:(1)有机热载体联苯有毒(2)有机热载体泄露容易引起火灾2)安全阀形式的确定(1)全封闭式保证其严密性(2)不带手柄防止手动排气3)安全阀的定期检验
17、每年从气相炉上拆下来校验一次。,4)爆破片的作用,(1)防止安全阀开启泄露(2)爆破片的爆破压力安全阀排气面积,5)截止阀的安装,(1)安装的位置爆破片与筒体之间连接短管上(2)安装的作用a.防止安全阀在规定的压力下不能回座,造成有机热载体大量外溢b.爆破片爆破后便于更换新的爆破片,(3)截止阀的安全使用,a.运行时,保证截止阀在全开位置b.爆破泄压后,立即关闭截止阀c.安全阀回座后,压力恢复正常即打开截止阀,4、气相炉安全阀开启时,排出的有机热载体气化物应通过导管进入用水冷却的冷疑器,再接入集油箱。,5、冷疑器的背压0.03Mpa。二)压力表1、安装位置1)气相炉:(1)锅筒(2)出口集箱2
18、)液相炉:进口和出口管道上2、精度:不2.5级3、表盘直径:不100mm4、刻度极限:1.5-3倍工作压力,最好2倍5、设置存液弯和针形阀,三)液面计,1、液面计的形式确定1)不应采用玻璃管式液面计2)应该选用玻璃板式液面计2、安装位置和数量1)气相炉:锅筒上安装两只彼此独立的液 面计2)液相炉:仅储油槽上安装一只液面计,3、放液管的安装,1、放液管上应安装放液旋塞2、运行时,放液旋塞处于关闭状态3、放液管必须接到储油箱上四)温度显示仪表1、气相炉:仅在出口处安装2、液相炉:1)回路的入口处安装 2)液相炉出口处安装,四)温差报警器,1、温差对锅炉安全运行的影响1)输出温度有严格的要求2)输入
19、温度在一定范围内波动3)用热设备的热负荷固定的前提下(1)输入温度越低,对热交换越有利。(2)有机热载体的循环量就越小。(3)介质循环泵的耗电量就越少。4)用热设备的热负荷波动的情况下(1)锅炉及整个热系统运行不能稳定。(2)引起输出和输入温度差迅速增大。(3)引起内管壁超温,造成有机热载体老化结焦。,2、温差报警器的作用原理,1)测出有机热载体出口温度2)测出有机热载体入口温度3)给定温度偏差的限定值4)当出入口的温差大于限定值时,即报警 3、温度偏差值的规定1)矿物油型有机热载体(1)一般限定温差:1525C(2)燃煤和自动化不完善:温差为10C2)合成类型有机热载体(1)一般限定温差:1
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