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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
2、统称。 二）有机热载体锅炉的概念：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
3、代沿海地区开始研制生产小型有机热载体锅炉 （4）近年来全国各地开始研制生产使用有机热载体锅炉,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 _320C 4）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
4、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+0.3Mpa 2）不低于0.6Mpa。,二）受压元件的强度计算,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
5、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）辐射段管内流速 2m/s 2）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
6、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
7、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问题。,2、有机热载体进出锅炉的温度差,1）输出温度有
8、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、安全经济流速和压降的确定,1）安全经济
9、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、保温隔热和外观美观的问
10、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
11、）重量轻 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
12、4）悬浮区 5）旋风燃烬区 6）对流区 7）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
13、/T33752002进行。 2、国外钢材 1）国外锅炉用钢的成熟钢号。 2）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
14、，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/T4708 3、焊接工艺评定的要求： 1）统一名词术语：WPS、PQR、WWI 2）监检人
15、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）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：PN1.6Mpa
16、 3、公称温度的确定：T300C 4、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
