有机热载体锅炉-河南省特种设备协会课件.ppt
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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统称。二)有
2、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年代沿海地区开始研制生产小型有机热
3、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3、数量不断增加 1)全国:93年份 900台 主要沿海地区 03年份 8000台 推广到中西部地区 09年份 23000台 全国普遍推广应用 2)全省:93年份 40台 主要豫北地区 03年份 130台 石油化工印染 09 年份 1100台 全省各市都有三、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
4、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)
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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)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)
12、循环流化床式 1、组成:1)等压风室 2)布风装置 3)沸腾区 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
13、合国家标准及行业标准。1、入厂验收按JB/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
14、要求 1、锅筒的纵、环焊缝,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
15、检人员全程监督。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 3、
16、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
17、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)不带手柄防止手动排气 3)安全阀的定期检验 每年从气相炉上拆下来校验一次。4)爆破片的作用(1)防止安全阀开启泄露(2)爆破片的爆破压力安全阀排气面积5)截止阀的安装(1)安装的位置 爆破片与筒体之间连接短管上(2)安装的作用 a.防止安全阀在规定的压力下不能回座,造成有机热载体大量外溢 b.爆破片爆破后便于更换新的爆破片(3)截止阀的安全使用 a.运行时,保证截止阀在全开位置 b.爆破泄压后,立即关闭截止阀 c.安全阀回座后,压力恢复正常即打开截止阀4、气相炉安全阀开启时,排出的有机热载体气化物
18、应通过导管进入用水冷却的冷疑器,再接入集油箱。5、冷疑器的背压0.03Mpa。二)压力表 1、安装位置 1)气相炉:(1)锅筒 (2)出口集箱 2)液相炉:进口和出口管道上 2、精度:不2.5级 3、表盘直径:不2mm,密封性好 4)档灰门、落灰门、看火门开启灵活,密封性能好。5)炉排冷态试运行合格。三)燃油(气)设备 1、燃油(气)设备的特点 1)热负荷调节方便灵活 2)控制自动化程度高 3)无燃煤锅炉的三高等不正常现象 4)可以提高整个供热系统的管理水平 5)可以提高整个供热系统的安全运行水平2、燃油(气)设备的安装要求 1)防止火焰直接冲刷受热面管子 2)调风器喉口与油(气)枪同心度不3
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