热媒系统安全运行培训讲义

热媒系统安全运行培训讲义2009.4.26

第一章 热媒系统概述

一、什么是热媒系统

热媒系统是利用煅烧炉尾气为热源，以导热油为传热介质，利用热媒炉进行热交换，用热油泵和输送管道将热油强制输送到各用热设备，为碳素厂生产和生活循环供热的系统。

1、依据膨胀槽的特点，系统分为“开式”和“闭式”。 膨胀槽直接与大气相通的传热系统称为开式系统。我国绝大多数厂家都采用这样的系统，这样的系统要求膨胀槽内的导热油温度不得超过60℃,并使槽内保持一定液位，不得低于膨胀槽高度的三分之一。否则导热油会氧化结焦，提前报废。

膨胀槽采用惰性气体（一般为氮气）封闭的传热系统，称为闭式系统。这样的系统保护油品不易发生氧化，寿命长，但投资大，要有氮气发生装置。

2、依据热油泵强制循环的方式不同，系统分为“注入式”和“吸出式”。

注入式：热油泵的出口连接热媒炉的入口，将导热油送入热媒炉。这是国内外导热油加热循环系统最普遍采用的流程。

吸出式：热油泵的入口连接热媒炉的出口，将热媒炉中的导热油抽出送入用热设备。此流程的特点：热油泵入口处是全系统中压力最低的部位，而热媒炉出口又是系统中温度最高的部位。这样压力低而温度高，导热油易气化形成“气蚀”现象，热油泵会短期抽空断流，炉管内的导热油也会短期不流动，形成“闷烧”，

使导热油很快劣化、结焦、报废，故而，这种流程采用者较少。 二、热媒系统的组成

热媒炉、热油泵、膨胀槽、储油罐、过滤器、管道、阀门、计控系统。

三、同传统蒸汽供热比较，具有以下优点：

(1)最大优点是在较低的工作压力下，用热设备能获得较高的工艺温度。如用导热油，压力在0．3 ~1．0MPa，温度为50—400℃；蒸汽压力为4．0 MPa，温度240—260℃。

(2)热效率高。一般有机热载体热效率为70％—80％ ，最高的可达90％ ，而蒸汽锅炉的效率只有3O％—4O％ 。

(3)油温稳定。可以获得理想的工艺温度，而且温差变化极小，对提高产品质量起很大作用。

(4)热载体加热炉与蒸汽炉相比较，节省了水处理设备、人员及药品等费用，并节约了大量锅炉用水，尤其在缺水地区显得更为突出。

(5)安全可靠。由于有机热载体加热系统工作压力低，减少了跑、冒、滴、漏现象。

在事故原因引起系统泄漏的情况下，导热油与明火相遇时有可能发生燃烧，这是导热油系统与水蒸气系统相比所存在的问题。但在不发生泄漏的条件下，由于导热油系统在低压条件下工作，故其操作安全性要高于水和蒸汽系统。

导热油具有强渗透性的特点，一般在240℃以上甚至在气相下使用，在操作温度下属于易燃物质，加热到闪点时它的蒸汽与

空气结合能形成爆炸性混合物，爆炸极限也比较低，因此在操作过程中必须即使巡检，防止高温导热油的泄漏，以免引起导热油的着火或爆炸。

在高温下运行的导热油，因泄漏而喷出时，往往喷出的不是油而是火。这是因为两方面的原因：1）从泄漏点喷出时，油突然卸压，吸收大量空气，急剧氧化放热，达到自燃点；2）泄漏时油喷出的速度较快，与空气接触、摩擦，放出热量，使油达到自燃点。

导热油的闪点、燃点、自燃点。闪点（油汽与空气混和能短暂燃烧的温度），L-QB300型行标不低于190℃ ；燃点是能持续燃烧时的温度，行标没有要求，日升导热油企业标准不低于210℃；自燃点是安全性能指标，于是运行中的导热油泄漏时在

空气中自燃的倾向，日升导热油企业标准不低于330℃。 四、各主要组成部分的作用。 1、热媒炉

导热油和高温烟气在热媒炉内进行热交换。依据传热介质的不同分为气相和液相。 2、油泵

导热油系统采用液相强制循环供热，油泵就是完成这一强制循环的重要设备。

液相炉的循环系统至少要安装2台热油泵，一用一备。备用设备一定要完好，起到备用作用。热油泵的流量与扬程的选取应保证有机热载体在热媒炉中有必要的流速。流速要求是辐射管内

不低于2m/s，对流管内流速不低于1.5m/s。热媒炉制造单位应向用户提供循环系统动力计算书，使安装单位或用户能合理选择热油泵。 3、膨胀槽

膨胀槽是热媒系统中的重要安全装置。

膨胀槽的作用：1）起油封的作用，使导热油循环系统处于密闭状态，隔绝系统中的高温热油与空气直接接触，避免发生高温氧化反应（膨胀器中到热油的温度要小于70℃）；

2）容纳热媒系统中导热油受热膨胀量（膨胀器的调节容积应不小于液相炉和管网系统中导热油在工作温度下因受热膨胀而增加容积的1.3倍），使膨胀出的热油在此冷却降温（膨胀器与膨胀管不能保温）；

3）向系统补充导热油（膨胀槽不得安装在热媒炉正上方，防止热油引起火灾，膨胀器底部与热媒炉顶部的垂直距离不应小于1.5米），

4）膨胀槽在系统中最高处，膨胀管设在油泵的入口前，增加油泵的静压头，保证循环速度，防止气蚀； 5）在系统启动升温过程中排出系统中的气体；

6）突然停电时可以利用膨胀槽中的冷油置换热媒炉中的热油。 4、过滤器

在导热油系统中，导热油长期在高温状况下运行，由于热裂解和氧化等原因，难免生成胶质和碳粒等杂质，这些杂质积聚在管壁上影响传热，由此产生的油品局部过热会进一步引起热裂解

与聚合的恶性循环，最终堵塞管道，影响整个循环的运行。因此在导热油系统中都装有滤油器。 5、储油罐

主要是为了方便往导热油系统注油，另外也是为了安全考虑。储油罐应尽可能防止系统最低位置，在紧急情况时系统用冷油置换热媒炉内的热油，使冷油退回到储油罐（储油罐的容积应不小于热媒炉中导热油总量的1.2倍）。 6、管道、阀门

由于导热油是在高温、有压力的情况下运行，设计上都采用无缝钢管，为了排气方便，一般水平安装的管道带一点斜度，并且在最高点设置了排空阀。阀门一般采用l6 kg的耐温波纹截止阀。

第二章 热媒系统安全生产要求

一、 热媒系统设备管材选型的安全技术要求

1、 管线和垫片

因为到热油的强渗透性，所以对管材要求严格，管材推荐标准的碳钢管，管线之间的连接一般采用焊接（不同部位采用不同的焊接方法，要求不同，详见安全技术监察规程），管线之间尽量不用法兰连接。对于法兰之间的垫片，应采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片。管线法兰一般采用凸凹面法兰，因为金属网缠绕石墨垫片能承受较高的温度而不损坏，凸凹面法兰在紧固均匀的情况下能够有效地防止导热油渗漏。不要使用内含化学粘结剂的多层压制的复合垫片，因为它与导热油不相容，在高

温下容易裂解，导致法兰面密封不严而产生导热油泄漏。（规程上要求使用公称压力不低于1.6MPa的榫槽式法兰或平焊钢法兰）。

2、 阀门

主要阀门采用耐高温的波纹阀，也有文献建议使用带有高温填料的钢性截止阀，避免使用含有铜的阀门。自控阀建议采用钢体气动隔膜阀。

3、 泵

RY型风冷热油离心泵，也有文献建议使用钢铸离心屏蔽泵。 泵一定要有备用，泵的选取一定要适当，如果和系统不匹配，不能提供足够的流速，系统存在很大危险。 二、 操作中应注意的安全问题 1、 控制温度

1）不要超过最高温度要求。300度

导热油在管内的油膜温度与导热油主体流温度始终存在一个温度差，一般20~30℃。考虑到导热油的最高使用温度应为用热设备所需最高工艺温度，导热油的供热梯度、以及膜温和出口油温之差三项之和，热媒炉出口油温最高点应比导热油最高使用温度低30~40℃，为防止膜温过度，避免导热油分解、聚合、结焦以及老化。

2）进出口温差控制在20℃以内。流量高，温差小，安全系数高。不允许超负荷供热。

3）升温速率。系统启动（包括老装置大修后启动）开始升温时，

因为油温低，粘度大，流速低，油膜较厚，必须严格控制炉子升温速度，一般应在30~40℃/h以下（也有文献标明40~50℃/h），保持均匀升温。以免局部受热超温，导热油结焦。

4）正常停炉或紧急停炉时，油泵要继续运转一段时间，使导热油继续流动，待油温降到100℃以下或炉顶温度降到200℃以下方可停油泵。因为热媒炉内蓄热仍很大，如果立即停泵导热油在热媒炉内将急剧升温，也容易造成结焦和劣化。

5）在热负荷降低或暂时停用时应打开旁路回油调节阀，调节系统流量，使热油炉管内的导热油具有足够的流量和流速。

2、控制流速

导热油在管内流动时会形成一个边界层，其厚度影响边界层的介质温度。边界层越厚，该处介质温度与主流温度之差越太，造成管壁超温，加速导热油变质、失效。导热油在热油炉中的流动应呈紊流（湍流）状态，并具有一定的流速，以减薄其在流过锅炉受热面时的边界层厚度，提高传热效果。这就要求选对泵，保证流速，泵的吸入口的净吸入压力不能过低，否则易产生气蚀，危机整个系统安全。泵的入口阀门只能在检修时使用，系统运行时应该保证全开，不允许使用进口阀门调节流量。

3、热媒炉的清理。热油炉受热面积灰会使排烟温度升高，热效率下降，出力不足。为提高出力只得强化燃烧，但往往使高温区域的炉管过烧，壁温大大升高，导热油分解析碳并结垢，以致传热进一步恶化，直至发生过热爆管。应定期将积灰彻底清理干净。热媒炉顶的温度要求小于950℃。在清理热媒炉时还应检

查热媒炉受热面管道的厚度和结焦情况（结焦层厚度要在2mm以下，通常在0—1.5mm之间）。并将资料存入热媒炉技术档案（规程32条规定）。

4、避免导热油的氧化。高位槽的温度要求低于70℃，要尽量避免高位槽温度超标，如果温度超标提示几种情况：

1）设计不合理，高位槽中的凉油和系统中的热油发生自然对流；2）高位槽的安装高度不够，静压力不足；3）膨胀槽中的油面液位太低，封不住系统；4）排气阀门没有关闭，热油走捷径窜至高位槽；5）导热油中的轻组分多，气体不断逸出，致使油温升高。

5、仪表要准确，测量灵活，报警及时。

6、导热油要定期（每年）检验（四项指标闪点、酸值、运动粘度、残碳），是否需要报废。要注意取样的代表性。

定期适当补充新导热油可以使系统中的残碳量基本保持稳定。这样导热油的使用寿命可达到8~10年。补充的导热油应为同一厂家生产的同一牌号产品，不同的有机热载体不宜混合使用。在热态运转的系统内，不能直接加入未经脱水的冷介质。加入炉中的导热油必须预先排除水分。

7、过滤杂质。导热油在高温下不可避免地会因化学变化而产生聚合物以及局部过热析碳，并在运行过程中沉积在炉子受热面上，影响传热效果，严重时导致受热面过热变形。所以，在循环泵入口处应装过滤器，滤芯材料应能滤去呈悬浮状态的聚和物和碳粒。过滤器应便于拆卸、更换，以便定期清理存渣及杂质，

保证过滤效果。

8、注意压差的变化。压差变化超过30%，就可以判断可能出现了结焦堵塞、油品粘度增大或者流量降低。

9、启动新装置（新的供热、用热设备）。

1）设备在制作过程中会产生一些杂质和焊渣，同时管路内有铁锈，所以设备在启动前要经过吹扫，除锈，和进行打压试验。 启动前一定要排出设备内打压试验后残留的水（一般在系统最低位置设置的排污孔排），导热油和水会发生剧烈的反应，系统压力瞬间升高，油温升高，安全隐患极大。

2）进行冷循环，作用：排出管道内的空气，防止出现气堵，查漏；

3）加热到100~110℃要停止升温，脱水； 4）排气（排出轻组分），缓慢升温。 10、导热油着火如何扑灭

1）切断电源；2）紧急停炉切断热源；3)关闭相关阀门；4）扑火。可用的灭火器：泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器、1211灭火器，也可以用砂土覆盖油面，使之与空气隔绝。不能用水来扑灭，因为导热油不溶于水，密度比水小，会浮在水面上，仍在水面燃烧，容易造成飞溅、流散，使火灾蔓延。

11、不要频繁对系统进行开停操作。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a6u6.html