五金导热油循环加热系统供热管路的设计 汪 琦 1 ，俞 红啸 1 ，张慧芬 1 ，汪 萍 2 ，蒋伟 忠 2 （ .上 海热油炉设 计开发 中心 ，上 海 ； 常 州新 区能源设备 有限公司 ，江苏 常州 3032 ） 1 200042 2. 21 摘 要：介绍了导热油循环加热系统供热管路的设计原则，研究了膨胀系统的改进方法，讨论了导热油加热装置和 用热设备的设计及使用准则，最后分析了人造革生产线上用热设备的管路设计方法。 关键词：导 热 油 ；供 热管路 ；加 热 系统；膨胀系统 ；用热设备 ；设计 方 法 中图分类号： + 文献标识码： 文章编号： （ ） TU833 .1 B 1001-6988 2016 01 - 0033 - 04 Design of Heating Pipeline in Heat Conduction Oil Circulation Heating System 1 1 1 2 2 ， ， ， ， WANG Qi YU Hongxiao ZHANG Huifen WANG Ping JIANG Weizhou （1.Shanghai Hot Oil Furnace Design and Development Center, Shanghai 200042, China; 2.Changzhou Xinqu Energy Equipment Co., Ltd, Changzhou 213032, China ） Abstract: The design principle of heat conduction oil circulation heating system of heating pipeline is introduced, the expansion system improvement method is studied, and the design and usage rules of heat conduction oil heating device are discussed. Finally the design method of thermal equipment pipeline in synthetic leather production line is analyzed. Key words: heat conduction oil; heating pipeline; heating system; expansion system; heating equipment; design method 离型纸法人造革生产线是国内制造厂家仿照日 体和杂质后，进入回油管路中，经循环油泵送回热油 本样式自行制作的人造革生产成套设备， 该机组加 炉，从而实现供热循环[1] 。 热系统采用电加热方式， 电热装机容量达到645 导热油供热循环管路中的气体或蒸汽经油气分 kW ，为了降低电力消耗和生产成本，设计开发了导 离器排至膨胀槽，由膨胀槽内的排气管排至系统外。 热油供热系统代替电加热系统， 改用燃煤加热方式 膨胀槽的排气管应该排至安全地点， 以防膨胀槽内 取代电加热方式。 改造后，其加热性能达到生产工艺 导热油因沸腾等原因喷出而酿成火灾。 要求，满足了各种人造革产品生产的需要，取得了很 1.2 事故冷却循环油路 好的节能效果和经济效益。 遇突然停电紧急停炉时， 可将膨胀槽的冷态导 热油经热油炉放入储油槽内，以防炉内导热油过热。 1 导热油供热系统管路设计 如果热油炉为重型炉墙，炉体内部蓄热量较大， 1.1 供热循环管路 当采用冷却置换无法降低炉温时， 为了防止紧急停 导热油由循环油泵送入热油炉中进行加热后， 电事故的发生， 可在导热油循环系统中设置一组事 送至人造革生产线上用热设备的供热管路内放出热 故冷却循环油路，与基本循环油路并联。 事故油泵的 量，再经油气分离器和油过滤器，排除导热油中的气 流量，一般选油系统流量的 1/2 ，事故油泵是由一台 汽油机或柴油机直接带动， 启动时间短于5 min 即 可，启动前开启事故循环系统阀门，启动后把基本循 环系统阀门关闭。 使热油炉内高温导热油经事故油 泵、冷却水箱得到冷却，冷却后的回油，返回热油炉， 不断把热油炉内的高温油冷却，降至100~130 ℃ ，方 将膨胀槽上方的油气挤至储油槽的左侧， 压低左侧 可转移为自然冷却，从而确保导热油及设备的安全。 油位，使右侧油位提高，从而达到泄压的目的。 1.3 管路设计要求 （3 ）停机降温后，各部分油位又回到正常。 （1）热油系统工艺管线中，在最高处应设有排气 此半开式膨胀系统，运转时，高温导热油留在膨 阀，最低处应设有排污阀。 胀槽内，而热的油蒸气被储油罐左侧的冷油阻隔，既 （2 ）对较长的热油系统管线，应考虑热补偿设计。 不与外界大气接触，也不排出，降温后油蒸气又回到 为防止热油泄漏，应选用自然补偿形式。 储油槽内，所以能充分保护油质，且不污染空气。 （3 ）热油系统的管线除设备接口、仪表接口或阀 3 导热油加热装置设计与使用 门等处必须采用法兰连接外， 其他接口均采用焊接 连接。 采用法兰连接处,法兰面应是榫槽面，且公称 3.1 延长导热油使用寿命的方法 压力不低于 1.6 MPa ， 对于大于300 ℃ 的导热油，则 （1）导热油本身质量是影响导热油使用寿命的关 法兰公称压力不低于2.5 MPa 。 法兰宜选用对焊形 键。 一般把导热油的原始理化指标， 主要是酸值、残 式博鱼体育，而不要用平焊形式。 碳、黏度、闪点看作导热油的质量指标。但这还很不准 （ ）热油系统的法兰垫片不允许使用石棉橡胶板， 确，因为需要更加注重导热油在运行使用过程中理化 4 应选用金属缠绕垫或膨胀石墨复合垫片。 指标的动态变化趋势。 由于导热油在运行使用过程 （5 ）热油系统管材，凡同热油相接触的，均不得 中，其理化指标持续在变化，实践证明理化指标在高 选用铸铁或有色金属材料。 温运行中变化速率越慢，则导热油的寿命越长。 （6 ）热油系统应设有安全阀，安全阀宜选用不泄 （2 ）导热油是在加热设备中运行，导热设备好坏、 漏的波纹管密封安全阀。 安装是否合理，直接影响导热油的使用寿命。 导热设 （7 ）应选用专用热油循环泵，而不用一般热油泵。 备安装必须合理，调试时需及时调整，才有利于导热 油寿命的延长。 2 膨胀系统改进设计 （3 ）相同的设备和导热油，由不同的人使用，其 导热油在加热过程中温度每升高 100 ℃ ，体积将 导热油寿命也不相同。 燃煤热载体加热系统自动化 膨胀7%左右，并产生少量的油蒸气，必须对此加以释 程度不高，人工操作与人的情绪和操作方式有关，从 放，才能保证导热油在系统中的正常循环。 目前绝大 而影响对加热系统参数的控制， 也必将影响导热油 多数导热油加热炉均采用开式膨胀系统来泄压。 的寿命。 在系统最高处设一膨胀槽， 膨胀管与膨胀槽底 （4 ）导热油在高温运行时会产生一些杂质，这些 部相通，膨胀槽上方设一溢流管与储油槽相连，储油 杂质会在管壁上沉积形成焦质，焦质层逐渐增厚，将 槽另设一透气口与大气相通以释放压力。 但是开式 明显降低传热效果， 故只能增加炉膛温度以达到原 膨胀系统使高温状态下的导热油直接接触到外界空 先的导热效果，由于运行温度高，导热油的寿命将缩 气，从而使油质迅速恶化，同时热油蒸气排出造成了 短。 因此，传热系统是否定期进行清洗除焦，也是影 环境污染。 响导热油的使用寿命。 将开式膨胀系统改造成半开式膨胀系统博鱼·(boyu)体育官方网站导热油循环加热系统供热管路的设计PDF，既能 （5 ）导热油在线清洗。 考虑到若停工停产进行设 解决上述问题，又能满足系统膨胀及释放油蒸气压 备清洗而带来的诸多弊端， 可用一种导热油在线清 的要求。 具体做法，将储油槽从中部隔成左右两半， 洗剂，在导热油正常运行下直接清洗，清除导热油中 下方用U 形管连接， 使储油槽中的导热油通过 U 杂质，以减慢导热油的变化速率，延长使用寿命。 形管实现左右互通，膨胀槽的溢流管与储油槽的左 （6 ）添加导热油增寿剂。 根据导热油的分子结构 侧相连，在储油槽的右侧设置透气口[2] ，其工作原理 不同，补加一定量增寿剂来改变导热油的变化速率， 如下： 延长导热油的使用寿命。 （1）系统未运行前，膨胀槽及储油槽内的净压为 3.2 导热油加热炉的设计 零，储油槽内左右两室油位相平。 加热炉结构设计的好坏是导热油使用寿命长短 （2 ）系统开始运转加热后，热油膨胀至膨胀槽， 的关键， 结构合理的加热炉能使导热油在较长时间 内保持良好的导热性能和理化指标；反之，结构设计 环，达到供热目的。 不合理的加热炉能使导热油在短期内结碳老化，失 4.2 管路设置 去导热性能，甚至酿成爆炸起火等重大事故。 加热炉 供热系统主回路是由进油管和回油管组成。 进 的设计选择是复杂的技术问题， 应咨询专业技术人 油管和回油管连通，组成一个封闭系统，并以自动阀 员，并考察生产现场，通过计算分析、比较鉴别后，做 门控制其开闭，使其自成循环系统，这是全系统的骨 出正确的选择。 干管路。 进油管与回油管之间，以支管道并联入若干 3.3 加热系统和用热设备的设计 个由散热器组成的循环线] ，即若干个温控区， 加热系统和用热设备主要是指直接与生产制品 从而实现对各个温控区的供热要求。 物料发生热量交换的系统和设备。 生产制品物料加 按照热油炉的使用要求， 用热设备应尽可能与 热应该遵循以下两条基本原则： 温度原则，即是要 之靠近，即用热管路的设置应尽可能缩短，这样整个 ① 满足加工过程中对生产制品加工温度的要求； ②质 供热系统内存油量较少，升温速度较快，动力消耗也 量原则， 即在所使用的加热工艺过程中不降低生产 较小。 在管路阻力允许的情况下， 管道直径不宜太 制品的理化性能指标。 只有结构设计合理的加热系 大，这样可减少存油量。 总之，管路设置合理，对热油 统和用热设备，才能满足上述两条基本原则。 合理结 炉运行十分有利。 构设计应该注意解决好以下三方面的问题。 另外在管路中，如果长度比较长，则需要设置管 （1）传热面积问题。传热面积必须经过热力计算、 道伸缩器，通常采用波纹补偿器，虽然价格较贵，但 流动计算和实际测试，合理配置。不宜过小，如果过小 对整个供热系统的运行十分有利。 会降低温升梯度；亦不宜过大，如果过大会使散热器 4.3 阀门设置 进出口的导热油温差过大，增加循环泵流量。 通常做 热油炉的整个循环系统中， 应尽可能减少阀门 法是首先根据生产需要确定温升梯度，据此配置适当 的设置，因为每设一个阀门，既增加流体阻力，同时 的传热面积。 又增加泄漏点，因此阀门的设置，必须从生产需要出 （2 ）设备结构问题。 设备结构应根据不同的生产 发。 供热系统中阀门的设置分为以下几种。 制品物料对加热系统和用热设备进行分类设计，同 （ ）流量调节阀门：在一个循环线 时散热管应防止出现传热“死区”。 散热器如发现热量不均时， 可以通过4 个阀门分别 （3 ）安全保障问题。 导热油加热系统在不设置氮 调节其流量，以达到均匀一致的要求。 气密封的条件下，是开式循环系统，一般情况下是安 （2 ） 自动开闭阀门：当某个温控区内的温度已达 全的。 但是，由于系统在高温状态下运行，不安全因 到工艺要求后，这时阀门必须及时关闭；反之，当温 素仍然存在，所以，加热系统设计了安全保障装置。 度降低，阀门必须及时打开。 这就必须设置自动开闭 其措施主要是：设置导流管，预防临时停电；设置安 阀门。 全阀，预防流体阻力集中；设置压差装置，预防流程 （3 ）旁路阀门：为保证自动阀门维修和调试用， 阻塞等意外情况。 必须设置旁路阀门以备用。 （4 ）排气阀门：热油炉初始运行时或者换油时， 4 人造革线上的用热管路设计 为使导热油中产生的气体、挥发物及时排出，必须在 导热油炉内的热量在用热设备中需要迅速释 适当部位设置排气阀门，以便于导热油的脱水排气。 放，将热量快速传送给散热设备使用，其关键是用热 （5 ）其他阀门：如总阀门、放油阀门等。 管路设计， 下面介绍人造革生产线 加热温度的自动控制 设计原则。 由于离型纸法人造革生产工艺对温度要求较严 4.1 散热器设置 格，产品质量的好坏很大程度上决定于塑化温度和时 以4 个散热器组成一个循环线路单元， 称为一 间，为此必须设置温度自动控制装置，可分为两步： 个温控区， 根据生产制品工艺要求设置若干个温控 第一步是对导热油温度的控制， 即热油炉在投 区， 从热油炉出来的高温导热油在散热器中将热量 入正常运行后， 其导热油温度必须保持在一个稳定 释放， 然后再经回油管道返回热油炉， 以此反复循 的数值范围内。 当要求油温为270 ℃时，则操作人员 应将油温控制在265~270 ℃之间， 这主要是靠控制 定的范围内，如果发生局部堵塞、气蚀等异常情况， 热油炉实现的。 首先在热油炉的燃烧室前部设置煤 压差波动会增加甚至超出常规范围， 应立即采取压 阀门， 可根据煤质和供热要求在一定范围内调节煤 火降温等措施，并检查排除故障。 层厚度。 其次，是通过调节鼓风机和引风机的风量或 5.3 膨胀罐液位高度 开、停鼓风机和引风机来实现控制油温的目的。 由于 这是一个保证性指标，膨胀罐液位过低，易形成 燃煤导热油炉运行过程中， 燃烧室内的燃烧工况需 气蚀而使系统运行异常，一般情况下，液位高度应稳 要人工掌握， 因此必须经专业培训取得操作证的司 定在 1/3 以上。 炉工才能在实践中掌握操作技能， 从而保证供油温 5.4 循环泵停机温度 度的稳定性。 这也是一个保证性指标， 导热油加热系统中的 第二步是对用热设备中各温控区的温度自动控 循环泵一经启动，必须保持连续运行状态，一般规定 制。 这种控制主要有两种： 是通过自动调节其阀门 导热油温度降到 以下博鱼体育，方可停止运行。 ① 100 ℃ 的进油量来实现的， 这种方式是以温控区内的温度 6 结语 变化信号促使阀门开闭量的变动来实现的， 因而温 度控制得比较精确。②方法是直接控制阀门的开闭， 目前人造革行业的生产现状是： 这种方式是将阀门定位器改成气动电磁阀。 由于只 （1）汽管道密封不好，疏水阀性能差，蒸汽跑、冒、 实现阀门的开闭，而无流量调节，故控温精度比第一 滴、漏严重。而且多数企业无蒸汽冷凝水的回收措施， 种方式要差些。 尽管如此，两种方法都同样实现了控 致使冷凝水所带的潜热白白放掉，整个蒸汽供热系统 温目的，其精度基本在工艺要求范围内。 的热效率仅为50%左右， 这样每年有一半的用煤量 4.5 循环系统的压力控制 被白白地浪费掉，企业承受着很大的经济损失。 由于加热系统中设置了温度自动控制， 而温度 （2 ）由于蒸汽供热温度低，不能满足产品工艺温 控制又是靠关闭各温控区的导热油流通（或部分关 度的要求，这样只好增加电加热进行补充博鱼体育，从而出现 闭）来实现的。 因此就有可能出现温度过高时，会促 一套用热设备要采用蒸汽加热和电加热两套加热系 使大部分甚至全部的导热油通路都被关死， 从而使 统，这样不但造价高，操作维修也不方便；而且电是二 整个系统的导热油不能流动； 致使导热油加热炉出 次能源，其价格远远高于煤价，致使产品成本上升。 现严重事故，这就必须设置压力自动控制。 压力控制 （3 ）电在易燃易爆场合是不安全的，尤其是烘箱 的主要方法是：当系统内部分阀门关闭后，压力立即 中的电热管常因导线接头松动和漏电打火而引起易 会引起变化， 这时将变化信号传给压力自动控制系 燃易爆气体的燃烧和爆炸，影响了安全生产。 统，从而打开（或部分打开）旁路通道，使其导热油从 为了改变人造革行业这种生产现状， 为了节约 旁路流通，从而保证导热油加热炉的正常工作。 能源、减少费用、提高效率、提高产品质量和安全生 产， 使用一种节能减排的方法—— —高温导热油加热 5 导热油供热系统操作规范 系统，以煤为燃料、热效率高、节能效果十分显著，而 导热油加热系统的启动、 运行和停机全过程，必 且能在较低的运行压力下，获得较高的工作温度，是 须由经过专门训练的操作人员按照规范的程序操作 人造革行业中一个非常理想的高温供热方法。 和控制。 生产运行过程中，应严格控制以下4 个指标。 5.1 最高使用温度

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