導熱油爐流量計
導熱油爐流量計,可在-40℃～+350℃的工作溫度范圍內(nèi)工作，熱用戶分散在兩個或兩個車間以上時, 需在各車間的導熱油進液總管上設置流量計, 通常采用孔板流量計或者渦街流量計，導熱油電加熱器出口總管及進口總管間,，并聯(lián)與熱用戶末端設置自動控制閥，用以流量調(diào)節(jié)。
渦街流量計主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)，夾持型渦街流量計特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響；無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小；夾持型渦街流量計參數(shù)能長期穩(wěn)定。夾持型渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高，可在-40℃～+350℃的工作溫度范圍內(nèi)工作，有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。
主要特點：
?精度較高，液體測量精度為±1.0%；氣體測量精度為±1.5%
?壓損小，約為孔板流量計的1/4，屬于節(jié)能流量儀表
?安裝方式靈活，可水平，垂直和不同角度傾斜安裝
?采用消擾電路和抗震動傳感頭，具有一定抗壞境震動性能
?無可動部件，儀表壽命長
技術參數(shù)：
儀表型號 | HLLU-N | HLLU-A | HLLU-B | HLLU- C | HLLU- D1/D2 |
信號輸出 | 脈沖 | 4-20mA | 無 | 4-20mA | 可選4-20mA或脈沖 |
供電電源 | 24VDC±15% | 24VDC±15% | 鋰電池 | 24VDC±15% | 24VDC±15%和鋰電池 |
通訊接口 | 無 | 無 | 無 | 可選RS485 | 可選RS485 |
精度等級 | 液體：1.0級 | 液體：1.0級 | 液體：1.0級 | ||
顯示器 | 無 | 有 | 有 | ||
儀表材質(zhì) | 304SS | 304SS | 304SS | ||
防爆等級 | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 | 可選ExiaIICT5或ExdIIBT6 | ||
防護等級 | IP65 | IP65 | IP65 | ||
整機功耗 | ＜1W | ＜1W | ＜1W | ||
儀表通經(jīng) | DN15~DN300 | DN15~DN300 | DN15~DN300 | ||
安裝方式 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 | 法蘭夾持或一體化法蘭連接 | ||
耐壓等級 | 可選1.6MPa或2.5MPa | 可選1.6MPa或2.5MPa | 可選1.6MPa或2.5MPa | ||
介質(zhì)溫度 | -40℃~250℃、-40℃~350℃ | -40℃~250℃、-40℃~350℃ | -40℃~250℃、-40℃~350℃ | ||
環(huán)境溫度 | -20℃~60℃ | -20℃~60℃ | -20℃~60℃ | ||
流量范圍：
儀表口徑（mm) | 液體流量范圍(m3/h) | 氣體流量范圍(m3/h) |
15 | 1.2-6.2 | 2.8-12 |
20 | 1.5-10 | 6-30 |
25 | 1.6～16 | 8.8-55 |
40 | 2～40 | 25～205 |
50 | 3～60 | 35～350 |
80 | 6.5～130 | 86～1100 |
100 | 15～220 | 133～1700 |
150 | 30～450 | 347～4000 |
200 | 45～800 | 560～8000 |
250 | 65～1250 | 890～11000 |
300 | 95～2000 | 1360～18000 |
(300) | 100～1500 | 1560～15600 |
(400) | 180～3000 | 2750～27000 |
(500) | 300～4500 | 4300～43000 |
(600) | 450～6500 | 6100～61000 |
(800) | 750～10000 | 11000～110000 |
(1000) | 1200～1700 | 17000～170000 |
>(1000) | 協(xié)議 | 協(xié)議 |
注：表中（300）—（1000）口徑為插入式。
電加熱導熱油系統(tǒng)設計與分析：
導熱油系統(tǒng)是化工工藝裝置中的公用物料發(fā)生系統(tǒng), 通過熱傳導液為化工工藝生產(chǎn)過程傳遞熱量, 與化工工藝主流程配套。其高效、運行穩(wěn)定可靠等特點使得在多行業(yè)中都有廣泛的應用。但時, 導熱油系統(tǒng)設計和技術資料, 廠家一般會嚴格保密, 很難搜索到相關的信息。希望通過本文的分析和研究能讓設計人員和工作人員對該系統(tǒng)有一個系統(tǒng)的認識, 以及為設計和技術人員深入研究, 提供一些資料和依據(jù)。
1 導熱油系統(tǒng)
導熱油系統(tǒng)是先將導熱油存儲在儲油罐中, 然后用循環(huán)泵將導熱油送至電加熱器 (或者熱油爐) 中加熱至所需溫度后, 將其供給各用熱設備, 然后經(jīng)油氣分離器, 排除導熱油中的氣體和雜質(zhì)后, *后再返回電加熱器中加熱, 循環(huán)利用下去。其主要的設備有儲油罐、循環(huán)泵、電加熱器 (熱油爐) 、熱用戶、油氣分離器、膨脹槽等設備, 其主要工藝流程見圖1所示。
系統(tǒng)運行依次為注油、升溫脫水和正常操作三個階段
注油階段:開車前, 將導熱油通過注油泵及循環(huán)泵注入電加熱器、熱用戶、不銹鋼粉末管過濾器、油氣分離器、膨脹槽、連接管道等整個系統(tǒng), 直至導熱油液位達到高度 (液位在膨脹槽的1/3~1/4處) 為止。
升溫脫水階段:根據(jù)導熱油生產(chǎn)廠提供的熱傳導液升溫、脫水操作要求進行。在此階段, 導熱油經(jīng)膨脹槽, 在循環(huán)泵、電加熱器、熱用戶、油氣分離器、膨脹槽、循環(huán)泵間不斷循環(huán)。逸出的水汽和低分子物則通過膨脹槽上部的放空管排出系統(tǒng)。為了降低系統(tǒng)壓力降, 導熱油不流經(jīng)不銹鋼粉末管過濾器。
正常操作階段:導熱油在循環(huán)泵、電加熱器、熱用戶、不銹鋼粉末管過濾器、油氣分離器、循環(huán)泵間循環(huán), 將電加熱器之熱量輸送給熱用戶, 此階段導熱油不經(jīng)過膨脹槽。
2 主要設備設計
2.1 電加熱器 (熱油爐)
電加熱器是整個導熱油系統(tǒng)的核心設備。導熱油在電加熱器內(nèi)以設計規(guī)定的流速流動, 電加熱管產(chǎn)生的熱能通過管壁傳給導熱油 (圖1) 。導熱油載體和電加熱管本身其設計不允許超溫運行, 否則將造成事故。導熱油操作溫度一般要求比它*高允許使用溫度低10~20℃左右。同時還必須保證電加熱器內(nèi)的導熱油流速不低于設計規(guī)定的*低流速。如流速過低, 將使電加熱器內(nèi)流體的流動狀態(tài)由湍流變?yōu)閷恿?/span>, 雖然導熱油平均溫度并沒有超過其*高使用溫度, 但是在緊貼電加熱管外壁面高溫區(qū)域中, 可能已經(jīng)發(fā)生了局部超溫、分解、變質(zhì)、結(jié)焦等現(xiàn)象。
圖1 電加熱導熱油工藝流程圖
2.2 膨脹糟
膨脹槽的作用是在系統(tǒng)加熱過程中, 導熱油由于溫升產(chǎn)生的膨脹量, 導熱油在膨脹槽內(nèi)膨脹、緩沖并儲存, 使系統(tǒng)的壓力維持特定值。槽的容積應大于膨脹后的導熱油儲存量的1.3倍, *小容量不能小于文獻中推薦的容積。其標高須高出所有用熱設備, 包括導熱油輸送管道之*高點1.5 m以上[2]。為降低膨脹槽的安裝高度, 可使膨脹槽內(nèi)呈微正壓。同時膨脹槽的標高位置, 必須使循環(huán)泵吸入口有相當?shù)囊褐鶋毫?/span>, 確保循環(huán)泵不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象, 保持正常運行。
2.3 儲油罐
儲油罐應盡可能安裝在系統(tǒng)中*低位置, 以便在發(fā)生事故時, 迅速接受系統(tǒng)中的導熱油。其容積應不小于系統(tǒng)工作溫度下整個導熱油系統(tǒng), 包括設備和管道中導熱油總體積的1.2倍[3]。
儲油罐上有N2管、注油泵來的導熱油進料管、膨脹槽溢流來的導熱油進料管及電加熱器底部來的導熱油排放管。這些管均插入液面以下。插入管管口距罐底距離約20~30 mm。罐上還設有液位、壓力和分析儀表接口。導熱油出口和排凈口設在罐底部。在突然停電時, 膨脹槽內(nèi)的低溫導熱油將電加熱器內(nèi)的高溫導熱油置換至儲油罐內(nèi)。
2.4 油氣分離器
導熱油入口設在氣液分離器中間, 在分離器頂部設氣體出口, 分離器底部設導熱油出口。油氣分離器通常采用立式容器, 分離器直徑為入口管徑的兩倍, 分離器的直筒體高度為分離器直徑的兩倍。
2.5 不銹鋼粉末管過濾器
不銹鋼粉末管過濾器過濾導熱油在系統(tǒng)運行過程中因氧化、過熱等而形成的焦粒、細小固體、膠質(zhì)物等不溶物。在過濾器進液管上設置孔板流量計, 導熱油流量計前后設有切斷閥, 導熱油流量計旁并聯(lián)一帶閥門的管道, 在過濾器的出液管上設置切斷閥。為了觀察過濾器的壓力降, 在進、出液管間設置一組帶有旁路和前后均有切斷閥的手動遙控閥。使用過濾器時, 手動遙控閥有一適當?shù)拈_啟度, 開啟度大小據(jù)流量計所示的流量來確定。確定流量依據(jù)為:在不使過濾器壓力降超過允許值 (0.25 MPa) 的前提下, 使整個系統(tǒng)內(nèi)的熱傳導液能在12~24 h內(nèi)過濾一次。
2.6 注油泵與循環(huán)泵
注油泵一般為齒輪泵, 一臺, 不設備用泵。泵出口壓力大于膨脹槽*高液位至循環(huán)泵進料液總管之垂直距離的液柱高度所產(chǎn)生的壓力與膨脹槽內(nèi)壓力之和。循環(huán)泵為屏蔽泵, 一般為兩臺, 期中一臺備用。其輸送能力應按導熱油電加熱器額定流量的1.1倍選取。對設有膨脹槽的熱傳導液加熱系統(tǒng), 循環(huán)泵出口一般不設置止回閥。
3 管道系統(tǒng)設計
管道設計應是完整的, 應在對其熱膨脹量進行計算的基礎上, 確定管道的固定點、非固定點及膨脹伸縮接頭, 在轉(zhuǎn)向處不應存在淤液死角。管道應有合理坡度, 在*低處應裝設排泄閥門, *高處應設排氣閥。
膨脹槽的安全膨脹管、放空管及儲油罐的放空管公稱直徑需與加熱爐的供熱量相適應。其公稱直徑選取參考國家標準GB/T17410-2008有機熱載體爐[4]。膨脹槽底部的進槽管管徑與循環(huán)泵出口管徑相同, 出槽管管徑較進槽管管徑大上等。應根據(jù)工程設計中系統(tǒng)的管道壓力降計算結(jié)果, 調(diào)整上述由經(jīng)驗值流速確定的管道直徑。
電加熱器導熱油進口管*低點至儲油罐的回液管上, 在靠近加熱爐處應設置雙閥。熱傳導液加熱爐處液管上的安全閥排放管應接至儲油罐進液管的垂直管段上, 在安全閥前后設切斷閥, 以便檢修或更換安全閥, 切斷閥設鉛封開。
4 儀表控制設計
(1) 電加熱器:一般對*高使用溫度的控制是在電加熱器的高溫導熱油輸出管上安裝測溫元件, 并有超溫報警的電控線路, 這樣對溫度實行監(jiān)控。 導熱油在電加熱器內(nèi)的流速, 一般用電加熱器上導熱油的進、出管口裝測壓元件測量壓力來予以監(jiān)測, 并且有電傳訊號到電控柜, 在電加熱器供熱系統(tǒng)調(diào)試的時候, 就將確保安全運行的壓力值在儀表上調(diào)整確定, 在運行中, 一旦導熱油出電加熱器壓力值高于調(diào)定值, 就由警報系統(tǒng)發(fā)出“壓力報警”表示系統(tǒng)故障, 流速降低于安全運行必須值, 必須由操作工馬上排除故障, 否則就要停爐、降溫, 使供熱系統(tǒng)停止運行。
(2) 儲油罐:設置壓力指示, 液位指示。
(3) 膨脹槽:設置壓力指示及壓力自動調(diào)節(jié), 即由膨脹槽氣相壓力來開啟和調(diào)節(jié)惰性氣體進氣管的控制閥。 液相設置溫度指示。設置液位指示和低液位報警。通常膨脹槽液位在其1/4~3/4之間, 當液位高于*低液位20~50 mm報警。在膨脹槽底部的進液管或出液管與加熱爐出液管的連通管上設置全開、全關氣動閥。
(4) 不銹鋼粉末管過濾器:在過濾器的熱傳導液進、出口管之間設置差壓指示, 通常*大壓差為0.25 MPa;導熱油進口管上設流量指示, 采用孔板流量計;在導熱油進、出口連通管上設置手動控制閥, 閥的開啟大小應不使過濾器的壓力降超過允許值, 整個系統(tǒng)內(nèi)的導熱油能在12~24 h內(nèi)過濾一次。
(5) 導熱油管道系統(tǒng):熱用戶分散在兩個或兩個車間以上時, 需在各車間的導熱油進液總管上設置流量計, 通常采用孔板流量計;導熱油電加熱器出口總管及進口總管間, 并聯(lián)與熱用戶末端設置自動控制閥, 用以流量調(diào)節(jié)。
(6) 在熱用戶設備上設置測溫點, 用于測量熱用戶的工作溫度。有恒定溫度要求的熱用戶, 在用戶熱傳導介質(zhì)的進料管上, 設置依據(jù)用戶所需的恒定溫度值來自動調(diào)節(jié)導熱油流量的控制閥。
5 系統(tǒng)布置
總圖布置上, 導熱油系統(tǒng)應盡量靠近熱用戶, 縮短導熱油輸送管道之長度和降低操作費用。在布置上建議如下:
(1) 膨脹槽支座底面必須高出所有用熱設備, 包括熱傳導液輸送管道*高點1.5 m以上。
(2) 儲油罐應盡量放在系統(tǒng)的*低處, 以便能夠放凈系統(tǒng)中所有導熱油。
(3) 熱傳導液加熱爐循環(huán)泵注油泵等均應布置在底層。
(4) 循環(huán)泵宜靠近熱用戶加熱爐布置, 膨脹槽盡量設置在循環(huán)泵上方, 也可設在用戶上方。
(5) 油氣分離器可與膨脹槽設在同一平面, 靠近膨脹槽布置。
6 結(jié)論
導熱油加熱系統(tǒng)目前在許多行業(yè)都有廣泛的應用, 但國內(nèi)在導熱油加熱系統(tǒng)設計和應用方面還存在一些問題, 同時這方面系統(tǒng)的設計技術資料, 一般很難搜索到相關信息。通過提供典型的電加熱導熱油系統(tǒng)工藝流程圖。并介紹了系統(tǒng)中的主要設備、管道、儀表控制和系統(tǒng)布置的設計要點。希望通過以上的分析和研究能讓設計人員和工作人員對該系統(tǒng)有一個系統(tǒng)的認識, 以及為設計和技術人員深入研究, 提供一些資料和依據(jù)。
