在液相導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)中,膨脹槽的設(shè)計(jì)和使用是整個(gè)系統(tǒng)成功運(yùn)行的一個(gè)很重要的參數(shù),正確設(shè)計(jì)安裝和維護(hù)膨脹槽有利于延長導(dǎo)熱油的壽命,同時(shí)也間接保護(hù)了加熱器、熱油泵及其它設(shè)備部件,正確設(shè)計(jì)安裝的膨脹槽能解決傳熱系統(tǒng)長周期運(yùn)行中的許多問題。
一、可儲(chǔ)備從常溫加熱到工況溫度后導(dǎo)熱油膨脹的總量,經(jīng)驗(yàn)告訴我們一般導(dǎo)熱油升溫1℃其體積約膨脹0.07~0.09%。例如導(dǎo)熱油由常溫20℃加熱到320℃其體積可膨脹高達(dá)30%,所膨脹出的量全部由該槽容納以防溢油。
二、膨脹槽安裝高度是基于必須大于泵的氣蝕余量和導(dǎo)熱油工作狀態(tài)下的飽和蒸汽壓,又高于最高用熱點(diǎn)。
三、膨脹槽應(yīng)安裝在導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的最高處,否則膨脹用熱單元的導(dǎo)熱油充不上去,如果強(qiáng)制讓導(dǎo)熱油充上去,膨脹槽將要冒頂。
四、為了防止導(dǎo)熱油高溫氧化,據(jù)規(guī)定在正常使用中膨脹槽溫度不得高于70℃,因?yàn)闇囟雀哂?0℃后導(dǎo)熱油的氧化將會(huì)加劇。導(dǎo)熱油的氧化速度與溫度有直接的關(guān)系,在70℃以下與空氣接觸氧化不明顯,在超過70℃后可發(fā)生氧化反應(yīng),而且溫度越高,氧化速度越快,氧化速率成幾何倍數(shù)增加,導(dǎo)熱油就會(huì)很快壞掉,堵塞管路。防止膨脹槽高溫的手段主要是膨脹槽不能保溫,膨脹管管徑一定要按規(guī)定設(shè)計(jì)不能太粗,且膨脹槽至導(dǎo)熱油系統(tǒng)的最高處不能過低,亦既是說油氣分離器和膨脹槽之間的膨脹管相對(duì)而言要合適,有利于導(dǎo)熱油散熱,當(dāng)然該膨脹管更不能保溫,甚至該管線采用帶有散熱性能好的翅片管效果更佳。
四、膨脹槽可起到排氣、補(bǔ)油和脫水等多種功能。(1)當(dāng)導(dǎo)熱油裝入系統(tǒng)時(shí)需要把系統(tǒng)內(nèi)的空氣趕出去,在開工正常運(yùn)行后,隨著運(yùn)行周期的延長,導(dǎo)熱油會(huì)產(chǎn)生裂解氣(如氫氣、甲烷、乙烷、乙烯......等),這些氣體隨時(shí)應(yīng)通過油氣分離器和膨脹管排到膨脹槽,這一排放分離的過程比較容易是因?yàn)閷?dǎo)熱油(密度 800kg/m3)和這些氣體(空氣密度1.3kg/m3,混合石油氣密度18-30kg/m3)之間的密度差太大的原因。為了防止氣阻,膨脹管的安裝一般不采用小于或等于90°的彎頭,通常用于大于 90°的慢彎連接管。這樣既解決防止氣阻產(chǎn)生,又能消除金屬設(shè)備管路熱應(yīng)力。(2)補(bǔ)油:導(dǎo)熱油使用一段時(shí)間以后,自然損耗5~10%/年,需要補(bǔ)加,膨脹槽液位降低后用補(bǔ)油泵從低位槽向膨脹槽補(bǔ)加到正常液位,工作溫度時(shí)<2/3的液位屬正常,否則應(yīng)懷疑設(shè)計(jì)安裝和操作是否有誤,在生產(chǎn)過程中任何情況下膨脹槽不應(yīng)沒有液位。(3)脫水:因新安裝的設(shè)備經(jīng)過水壓試驗(yàn)后有殘留水,循環(huán)油泵夾套冷卻水漏入,導(dǎo)熱油桶漏入雨水……等原因,使系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油含水,導(dǎo)熱油在開工升溫時(shí)(100~150℃)水突然汽化(汽化后常壓下膨脹量為800多倍),造成油泵抽空,膨脹槽噴油,無法繼續(xù)升溫和正常操作,為此在開工初期導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)必須進(jìn)行脫水,脫水是一個(gè)比較棘手的問題,為了處理好這一過程首先需搞清脫水必備的條件:溫度100~150℃,掌握升溫速度和蒸發(fā)量,具有較大的蒸發(fā)面和空間,有足夠的壓力將油輸送到膨脹槽,排氣口不宜過小。
五、鑒于膨脹槽的重要性應(yīng)設(shè)有雙套液位(低位報(bào)警、玻璃液面計(jì)),為了防止導(dǎo)熱油氧化,需有惰性氣體密封方法,如不具備此條件可將溢流管直插入低位儲(chǔ)槽液面以下,形成液封(亦稱冷封阱)達(dá)到與空氣中氧氣隔絕的目的。導(dǎo)熱油壽命將成倍延長。
江蘇瑞源加熱設(shè)備科技有限公司GYD型有機(jī)熱載體鍋爐(電加熱導(dǎo)熱油爐)在使用過程中必須要在該設(shè)備上方適宜的高度安置高位槽來做為膨脹槽。其主要作用如下:
1.注油:新油加入或在系統(tǒng)中出現(xiàn)導(dǎo)熱油減少時(shí),補(bǔ)充導(dǎo)熱油。導(dǎo)熱油使用一段時(shí)間以后,自然損耗5-10%/年,需要補(bǔ)油。高位槽液位降低后用補(bǔ)油泵從低位槽向高位槽補(bǔ)加到正常液位,一般維持常溫1/3,工作溫度時(shí)<2/3的液位屬正常。否則應(yīng)懷疑設(shè)計(jì)安裝和操作是否有誤,在生產(chǎn)過程中任何情況下高位膨脹槽不能沒有液位器。
2.排氣:新油進(jìn)入系統(tǒng)后,整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)熱油在升溫過程中會(huì)分離出氣和汽,通過該膨脹槽進(jìn)行排氣(汽)、脫水。
3.用于用熱系統(tǒng)及管路中導(dǎo)熱油因溫度變化而產(chǎn)生的體積膨脹或收縮的容納與補(bǔ)償,并起到用熱設(shè)備內(nèi)的高溫導(dǎo)熱油與空氣隔絕作用;而且膨脹槽內(nèi)與空氣接觸的導(dǎo)熱油溫度不應(yīng)超過70°C([有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程]第21條第6條款),以降低導(dǎo)熱油的氧化速度(80°C以上的高溫導(dǎo)熱油每升高10°C,如與空氣接觸,其氧化速度會(huì)加快一倍)與蒸發(fā)損耗,從而延長導(dǎo)熱油的使用壽命與安全使用。
4.凡是膨脹槽安裝高度高于加熱系統(tǒng)1.5米以上,否則高位熱用處的導(dǎo)熱油充不上去,如果強(qiáng)制讓導(dǎo)熱油充上去,高位槽將會(huì)冒頂. 盡管系統(tǒng)相對(duì)較大,管網(wǎng)復(fù)雜,然而有機(jī)熱載體鍋爐進(jìn)出口壓力及壓差較為理想,也不存在壓力波動(dòng)現(xiàn)象。鑒于膨脹的重要性應(yīng)設(shè)有雙套液位(低位報(bào)警,磁翻板液面計(jì)),為了防止導(dǎo)熱油氧化需用惰性氣體密封方法。如不具備這些條件可將溢流管直插入低位儲(chǔ)槽液面以下,形成冷油液封達(dá)到與空氣中氧隔絕目的,使導(dǎo)熱油的壽命將成倍延長。以下截圖是鍋爐標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和現(xiàn)場安裝圖,請(qǐng)參考。