导热油供热系统及其主要设备选型、配置的探讨

【摘 要】介绍了导热油供热系统及其主要设备选型、配置的注意事项，并就其工程设计中出现的几个问题提出解决方案

【关键词】导热油供热系统；设备选型；问题解决方案

由于导热油供热系统与其它供热系统相比，具有热效率高、节能效果好；运行安全、成本低；加热均匀稳定、操作管理方便等优点，自上世纪80 年代初导热油供热方式在国内推广以来，已在石油、化工、电子、纺织、印染、食品、塑料等行业中被逐渐广泛应用。在以往的设计中由于系统设计、设备选型、配置等方面不尽合理之处，最终将问题、缺陷带入了施工，带入了生产运行，有的甚至还酿出了事故。因此，本文着重就导热油供热系统、主要设备选型、配置方面进行探讨、结合设计中出现的问题总结解决方案，以供同行参考。

1 导热油供热系统的组成

导热油供热系统主要由导热油系统、燃烧系统以及电气控制系统三大系统组成。其中燃烧系统以及电气控制系统与常规锅炉相似，本文不再一一赘述。而导热油系统主要由导热油炉、膨胀槽、储油槽、循环油泵、注油泵、滤油器、油气分离器等主要设备组成。其选型、配置的是否合理直接影响到整个工程设计质量的好坏：

1.1 导热油炉

导热油炉是整个导热油系统的关键设备，其设计、制造、验收、检验由专业供货商提供。系统设计中导热油炉规模、选型、配置设计的好坏直接影响到整体供热系统的成本、节能、稳定和安全。导热油炉规模是根据工艺用热量、输送管道热损失、导热油炉安全运行及寿命因素确定，导热油炉的额定设计负荷率最佳值为80%～85%，最大不易超过90%；选型需要考虑工程项目的燃料来源，工程占地，投资成本、运行成本等因素；而配置可分为台数配置，辅机及其它配置，其数配置主要考虑设计工程工艺用户的安全性、连续性、稳定性，依据用户要求确定设置几台，是否设置备用，辅机配置需要综合考虑炉型、安评、环评、投资、收益率，还有业主对设备性能、自动化程度取向等因素确定。

1.2 膨胀槽

膨胀槽在系统中有下列作用：调节系统中导热油膨胀而引起的体积变化；给循环油泵定压保证其不发生气蚀；收集和排放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；突然停电时，对导热油炉内的热油进行置换，防止炉内导热油超温过热。

膨胀槽设计中还需注意以下几个问题：膨胀槽的调节容积应不小于热油炉和管网系统中热油因温度升高膨胀而增加容积的1.3倍；膨胀槽设置高度需高出循环系统最高点1.5m以上；布置位置应符合《建筑设计防火规范》的要求，不得将膨胀槽直接布置在导热油炉的正上方；膨胀槽的运行温度一般不应> 70 ℃，膨胀槽和膨胀管不得采取保温措施；膨胀槽排气管上设置阻火器及呼吸器；膨胀槽上应设有温度、压力、液位就地仪表及连锁检测装置。

1.3 储油槽

储油槽用于开车时对系统加注导热油和在停车或事故时接收系统排放的导热油。有效容积应不小于系统中导热油总量的1.2倍， 储油槽要安装在导热油系统的最低处，以保证停车时，排空系统中的导热油。

1.4 循环油泵

循环油泵主要参数流量必须与导热油炉及油品特性匹配，为防止液相炉中导热油过热分解和积碳， 辐射受热管内导热油的流速应不低于2m/s，对流受热面内不低于1.5m/s。而扬程需要同时考虑导热油炉压力损失、工艺设备压力损失、输送管道压力损失、热源与用户高差以及附加扬程，循环油泵应考虑至少一台备用泵。

1.5 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，防止油气冲入膨胀槽发生喷油现象。

1.6 过滤器

过滤器分为粗油过滤器和精制过滤器。在试车或小循环阶段，一些在施工或维修中进入系统内的铁锈和杂质主要通过粗油过滤器过滤掉，而运行过程中因局部过热生成的焦炭颗粒及少量高聚合物主要通过精制过滤器过滤。精制过滤器滤孔孔径宜为20um，流量选定需要在12～24小时内将整个系统内的导热油过滤一次。

1.7 注油泵

注油泵主要用于向导热油循环系统中补充油，补油点是膨胀槽。注油泵一般采用齿轮泵，间断运行，仅需要设置一台。

2 设计中出现的问题及其解决方案

在储油槽容积的设计时，针对大功率导热油系统，由于系统的导热油装填量很大，如果要求全部导热油通过重力自流至储油槽，而储油槽设置在地下，将会造成很大土建费用，为了节省投资，减少土建费用，在设计中可以考虑设置一个容积很小的中转储油罐（见图1），这样储油罐可以设置在地上，中转储油罐设在地下，大大减少了土方量，节省了投资。

在寒冷地区工程设计中，由于冬天环境温度极低，导热油的粘度值升高很快，如果采用一般的设计方案，导热油供热系统将无法在冬天正常开车运行，因为此时不但整个管网阻力过高，而且当粘度值达到约250mm2/s时，一般的离心油泵将无法正常输送介质。为此在设计中需要考虑局部加热导热油的小循环系统，即导热油在膨胀槽、油气分离器、粗滤油器、循环油泵、导热油锅炉以及精制滤油器的小范围循环加热系统（见图1），同时还可以采取储油罐开车伴热方式，开车前将伴热后的导热油注入膨胀槽。

对于大功率、用户负荷变动大的导热油系统，在导热油供、回母管间设置自身压差控制调节阀，该阀可使因用户负荷降低而减少的流量通过自身流回循环油泵，以此保证导热油炉有稳定的工作流量，不至于出现因为流量减少导致炉管内热油流动过缓而超温过烧。

参考文献：

[1]GB/ T 17410-2008，有机热载体炉[S].

[2]劳部发[1993]356号，有机热载体炉安全技术监察规程及有关条款说明[S].

[3]SY/ T 0524-2008，导热油加热炉系统规范[S].