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大型撬塊導熱油爐在醚化生產中的應用

發布日期:2020-6-29 10:24:11 作者:崔曉明


摘要:介紹了導熱油的性能,分析了導熱油的工作原理和導熱油加熱系統的設計要點,結合導熱油系統在醚化裝置中的應用,著重闡述了大型導熱油爐模塊化(撬塊)的優點,提出模塊化將成為發展的一種趨勢。

    1、導熱油性能優點

導熱油供熱與傳統的蒸汽供熱比較,具有以下優點:

    (1)溫度高,壓力低。采用導熱油供熱,工作溫度50~400℃,壓力約為0.3~1.0Mpa;而采用蒸汽供熱,工作溫度為240~260℃,壓力約為4.0Mpa。由于導熱油工作溫度較高,可節省大量的換熱面積,降低投資成本。

    (2)系統熱效率高。導熱油系統的熱效率一般在80%左右,若采用余熱回收系統,系統熱效率可達90%以上。

    (3)溫度穩定且易于控制。由于導熱油比熱、粘度較大,受熱后溫度波動小,在對于溫度穩定性要求較高的行業中具有明顯的優勢。

    (4)成本經濟。導熱油供熱與蒸汽供熱相比,導熱油不腐蝕設備鋼材,無需配置化學處理裝置,節省了相應的成本。與蒸汽鍋爐相比,對水資源需求度不高,避免了地域使用限制。

   (5)比熱大,流速高。導熱油比熱約為水的一半,但導熱油流速一半可取2~4m/s,遠大于水的流速,可減小爐管管徑。

    (6)安、全可靠。由于導熱油供熱工作壓力低,大大降低了運行過程中導熱油跑、4、滴、漏等風險。

    2、導熱油工作原理

燃料經燃燒器在導熱油爐輻射室中燃燒,產生的火焰和高溫煙氣,以輻射傳熱和對流熱的方式與爐管內的導熱油進行換熱,導熱油經熱油泵實現強制循環,高溫導熱油作為換熱介質通過熱油管線輸送到用熱設備換熱,換熱后的低溫導熱油再次流經油爐即熱,從而實現導熱油爐加熱系統的供熱。

    3、導熱油系統的設計

    (1)導熱油爐。相對于其他設備來說,導熱油爐是導熱油系統中核心設備,其投資較大,設計時應從苛刻的工況考慮,謹慎選擇爐管、燃燒器等重要設備。小型導熱油爐爐管常用盤管,其優點是流速合理、管內壓降小、能完全排空、無局部過熱。但對于大型導熱油爐,盤管運輸不方便,一般采用立式爐管。爐管內部導熱油流過傳熱面的速度必須相對較快,以充分擴展紊流,從而節約能源,提高導熱油爐的熱效率

    (2)膨脹槽。膨脹槽又稱高位槽,主要作用有:導熱油加熱后體積發生膨脹,膨脹后多出的油可儲存在膨脹槽內;新導熱油裝入系統中,升溫過程中起脫水排氣作用;同時,可以使得導熱油系統中的壓力保持穩定;停電時,其內部的冷油用以置換加熱爐內的熱油。膨脹槽中的導熱油溫度一般不應超過70℃,因而無需進行外保溫。

    設計膨脹槽的體積時,先要計算熱油系統中導熱油在正常工作溫度下,因受熱膨脹而增加的體積,再乘以修正系數即為膨脹槽的體積,此系數一般取1.3。熱油膨脹后體積V為:

V=V0[1+β(t出-t進)]

式中 v——工作條件下的導熱油膨脹體積,m3

v0——管道及設備所容納的導熱油量,m3

β——工作條件下的導熱油膨脹系數,℃-1

t進——開車前的導熱油溫度,℃

t出——工作條件下的額導熱油溫度,℃

    (3)儲油槽。儲油槽又稱低位缸,在熱油系統停車、開車時,臨時儲存導熱油系統正常運行所需的導熱油,其體積一般為系統運行所需導熱油體積的1.2倍。在較寒冷地區儲油槽內應安裝電加熱器,確保環境溫度過低時,儲油槽內導熱油的粘度可以達到注油泵的允許值。

    (4)熱油循環泵。熱油循環泵用來提供導熱油在熱油爐循環系統中的動力以及系統熱負荷所需的流量。循環泵選取時應根據導熱油的粘度、流速、路經等,計算熱油爐的系統阻力,合理選擇泵的揚程。

    (5)油氣分離器。油氣分離器是分離出導熱油中含有的空氣和水蒸汽,使得熱油系統熱油系統形成一個單相流動,這對熱油系統運行的穩定性很重要,在兩相或多相流動的情況下,熱油管路中的阻力會相差較大,極易形成偏流而引起結焦。

    (6)主油泵。隨著熱油系統的運行,導熱油由于蒸發等原因逐漸減少,主油泵是用來補充系統中所需的導熱油。

    (7)濾油器。濾油器主要用來過濾并清除導熱油中的雜質,保證導熱油的清潔度,延長熱油泵和熱油爐爐管的使用壽命。過濾器宜設二組,一開一備。

  1. 導熱油爐在醚化生產中的應用

    新疆400kt/a輕汽油醚化裝置導熱油系統,該系統正常工況熱負荷為38.7MW,大工況熱負荷為46.44MW,截止目前,是國內單臺加熱爐設備熱負荷z大。導熱油爐配備一套余熱回收系統及導熱油系統所要求的附屬設備和附件,導熱油的總體效率為92%,燃料為燃料氣。導熱油選用THERMINOL 55,導熱油供油溫度為250℃,供油壓力為0.57MPa。

    導熱油爐采用立式園筒爐,導熱油介質通過聯箱分6管程從導熱油爐上部進入對流室,經內部轉油線進入輻射室加熱后,從輻射室上部聯箱流出導熱油爐。

    導熱油爐是一個大型非標設備,如果在施工現場進行制造,由于缺少有效的大型機具,缺少精密的測量儀器,缺少適宜的工作場地,再加上天氣因素和一些突發狀況,施工進度受到很大程度的制約,模塊化的出現很好地解決了這個難題。

    導熱油爐設計時就應按模塊化的思路考慮,從加熱爐整體角度出發,增加爐體的分段設計,在結構增加強度連接節點、連接面,并充分考慮連接面的密封問題。同時,還要考慮模塊在運輸、吊裝過程中的附加載荷。

(1)整體模塊化。導熱油爐本體及主要附件均在工廠制造、組裝,爐管等設備在工廠已經探傷并做壓力試驗,所有電工、儀表燈等均在工廠安裝、校驗、調試。運到現場后僅需對爐子進行固定、配管即可準備開工事宜。本項目熱油爐,如果單從工廠制造的角度考慮,是可以實現的,但輻射段外形尺寸直徑已達9m,無法進行運輸。

(2)分段模塊化。根據我國現有的運輸、等吊裝能力以及施工進度要求,可以將熱油爐輻射室、對流室和煙囪分模塊在工廠制造,運到現場后進行積木式組裝。加熱爐具體分塊的影響因素很多,因而分段模式需要在技術協議中詳細說明。

注:導熱油爐模塊化即撬塊導熱油爐

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