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导热油燃气锅炉房设计小结
近日做了个导热油锅炉房,查了不少资料,觉得系统介绍的不多,于是就略做整理,表述如下.

1         导热油系统简述

1.1      组成：由导热油炉体、烟囱、用热设备、热油循环泵、高位槽、低位槽、油气分离器、注油泵、油泵过滤器、温控/压控仪表、电控系统、阀门等组成。燃油、燃气型导热油炉还需要配备燃烧器、燃料输送系统及相应的自动控制系统。

1.2       工艺流程：热油泵将导热油强行注入到加热炉本体内，经过加热升温后输送给热用户进行热交换，然后经过过滤、油气分离再次回到加热炉体内，如此反复循环，从而达到加热用热体的目的。

1.3       设备作用：膨胀槽（高位槽）——排除系统中残存的气体；吸收系统因加热产生的膨胀油量；随时向系统内补充油量。低位槽——储存膨胀槽溢流出的导热油；通过注油泵向高位槽中注油；锅炉检修时储存锅炉中排放的导热油。

2         设备选型参数的确定

2.1      导热油炉　　

2.1.1        供热能力根据系统的供热量乘1.2的设计系数后确定。现选100万kcal/h的天然气导热油炉为例（1163kw=100万kcal/h）。

2.1.2        燃料耗量的计算：取天然气的燃烧热值为8500kcal／m3，导热油炉热效率为0.75，则天然气耗量为156.9 m3/h，确定为180 m3/h。   （注：按燃料方式分燃油、燃气、燃煤等。相关燃料燃烧热值据有关资料统计如下：煤制气——3500 kcal／m3；液化气混空气（罐装）——13500 kcal／m3 ；管道液化气——25000 kcal／m3；柴油——10267 kcal /kg；煤炭（烟煤）——6900 kcal /kg；）（注：高热值(高发热量)，指单位体积天然气完全燃烧后，烟气被冷却到原来的燃料温度，燃烧生成的水蒸气完全冷凝出来所释放的热量，称作高热值，有时称总热值。低热值(低发热量)，指单位体积燃料完全燃烧后，烟气被冷却到原来的天然气温度，但燃烧生成的水蒸气不冷凝出来所释放的热量，称作低热值，有时称净热值。

2.1.3        导热油循环量的确定及型号选择

        Q=G/（（t2-t1）×C×ρ）                      式（1）

   式中：

         Q—导热油循环量；

　　       G—导热油炉的供热量，100万kcal/h。

         t1—导热油入导热油炉温度，℃；

　　     t2—导热油出导热油炉温度，℃；

　　        C—导热油平均比热，0.6kcal/kg·℃；

　　       ρ—导热油密度，850kg/m3；

    导热油温差取20℃，则得Q=97.5 m3/h，设计取值为100m3/h。

2.2      系统循环所需导热油容积量的确定

        V=V1+V2+V3                                     式（2）

   式中：

         V—系统循环导热油容量，m3；

　　       V1—系统加热器的总容积，m3；

            V2—系统循环管道总容积，m3；

            V3—导热油炉内加热管总容积，m3。

  100万kcal/h锅炉内的热媒油容量约1m3；

  250万kcal/h锅炉内的热媒油容量约3.5m3；

（注：除管道容积外，其它容积需他方提供。）

2.3      烟气引风机

      根据有关资料统计，燃料完全燃烧产生的烟气量如下：

      1kg煤约约产生10.5Nm3干烟气；

      1kg重油约产生15.0Nm3干烟气；

      1m3天然气约产生11.0Nm3干烟气；

则完全燃烧180 m3/h的天然气约产生1980 Nm3/h干烟气。引风机的额定流量为2000 Nm3/h（本例中不须另选引风机。）。

   产生的废气计算如下：

     1、烟尘产生量＝180X0.29＝52.2g/h

2、NHX产生量＝180X3.4＝612g/h

   则烟气排放浓度为

     1、烟尘浓度＝53/1980＝0.026g/ Nm3   (<50mg/ Nm3)GB 13271-2001

2、NHX浓度＝612/1980＝0.309g/ Nm3  (<400mg/ Nm3)GB 13271-2001

   故可不需设烟气除尘系统。

（注：其它燃料燃烧产生的废气量计算参考锅炉房烟气和废气排放量计算资料。）

2.4      预热器      

    因导热油温度接近300度，与燃烧烟气的温差很小，没有预热的价值，故不设预热器。

2.5      高位膨胀器
2.5.1        调节容积：为系统循环导热油受热膨胀增加的体积（约总容积的0.3倍，因为有机热载体受热膨胀量一般每升温100℃，近似膨胀10%）的1.3倍。（根据经验数据约2m3／100万Kcal/h供热量）

2.5.2        安装位置：不能装在锅炉的正上方，且高于有机热载体炉顶部的垂直距离1 .5m以上。

2.6      低位储油槽

2.6.1        容积不小于导热油锅炉中导热油总量的1.2倍，可取锅炉热媒容量和锅炉到储槽之间管道容积之和的1.2倍。

例：100万kcal/h锅炉热媒油容量约1m3，锅炉排油管管径DN100，长约30米，则储油槽容积为(1+3.14x0.1x0.1x30)x1.2=2.4 m3。

（注：也有根据储存整个系统循环导热油容积量来选型的）

则100万kcal/h锅炉系统热油循环总容积约2/0.3/1.3=6 m3

2.7      过滤器

2.7.1        类型：金属丝网和金属烧结多孔材料。金属烧结多孔材料过滤性能好，但阻力大，价格较贵；而金属丝网价格便宜，也有较好的过滤效果。对于采用合成型有机热载体的有机热载体炉应采用粉末冶金的过滤器，即金属烧结多孔材料。

2.8      注油泵

2.8.1        流量确定：因其作用是向高位膨胀器中注油，故结合实际工程暂定其流量根据单位小时内将高位槽注满油。

例：100万kcal/h锅炉系统的热膨胀槽容量为2m3，则注油泵的流量为2x1.2=2.4 m3/h，取为2.5 m3/h。

2.9      鼓风机

2.9.1        燃烧所需空气量的1.2倍。

本例中燃气锅炉可不另选鼓风机。

3         系统热管网设计

3.1       膨胀器与管网连接的膨胀管管径：                          表（1）
额定热功率（MW）

0.7

1.4

2.8

5.6

11.2

22.4

33.6

公称直径DN（mm）

32

40

50

70

80

100

150

     （100万kcal/h=1163kw=1.163MW）

3.2       膨胀管转弯时弯曲角度不小于120°，且不可保温。

3.3       膨胀器上的溢流管直径同膨胀管。

3.4       低位储存罐上部设排气管，其管径比膨胀管大一档。

3.5       锅炉热媒进出口处应设截止阀，当循环泵与锅炉的距离不超过5m时锅炉进口处可不设截止阀。

3.6       导热油管道的管径：流速约2 m3/s（在锅炉换热管中流速太低易使其因过热而发生分解和碳化）。

例：100万kcal/h的约DN100，200万kcal/h的约DN150，系统配管中适当放大一档。

3.7       导热油管网的应力分析：配管布置图设计完之后用CAESAR应力分析软件进行热补偿及支吊架的设计。

3.8       烟囱：

3.8.1        烟囱出口处直径d：

               （ d/0.0188）2=V/w                         式（5）                  

式中：v —排烟量，Nm3/h；

　　  w —烟气出口流速，取自然通风2—4 m/s，机械通风8-15 m/s。

例：自然通风d=0.425m.取上口径为430mm。

1．小型铁皮烟囱通常上下直径一般大圆筒形，也有用砖砌成的方形。

2.大型的砖、混凝土烟囱是底部直径大的锥体形，斜率为1～2%。底部直径为：1.5d。施工要求：砖烟囱和混凝土烟囱d≮0.8m，顶部厚度≮24cm。

3.8.2          烟囱高度：自然通风的烟囱高度根据抽力计算（参考资料“烟囱设计”），机械通风烟囱根据环保要求确定（参见锅炉大气污染物排放标准）。

          本例中燃气锅炉房烟囱根据抽力要求计算.

       烟囱的阻力约50pa，则H=6.8M，结合环保要求（高出周围200m范围内    最高建筑2m和避免设备或建筑吸入）来确定最低烟囱高度。

4         锅炉房燃气系统（燃油、燃气锅炉房设计手册）

4.1       燃气管道供气系统：

4.1.1        组成：供气管道进口装置、锅炉房燃气配管系统、吹扫放散管等。

4.1.2        设计要求：

1）锅炉房外部引入的燃气总管，进口处设总关断阀，阀前装放散管，并在放散管上装设取样口，阀后装吹扫管接头。

2）接锅炉的支管上设关闭阀、快速切断阀、流量调节阀和压力表。

3）吹扫可用氮气、二氧化碳或蒸汽进行。或启动前用燃气，长期停机时用压缩空气吹扫。

4）放散管设在总切断阀前、燃气干管的末端、管道和设备的最高点、燃烧器前两切断阀之间，管道引至室外安全的地方。

5）放散管管径选用表：                              

      锅炉房燃气系统放散管直径选用表             表（2）
燃气管道直径/mm

25-50

65-80

100

125-150

200-250

300-350

放散管直径/mm

25

32

40

50

65

80

4.2       燃气调压系统：

4.2.1        调节后燃气压力：锅炉所需燃气压力与供气管道压损之和。

4.2.2        调压站布置形式：露天、单独建筑物内或锅炉房内。

（注：具体设计由当地燃气设计部门设计）

4.3       燃气管道水力计算：

4.3.1        天然气管道流速≤25 m/s。

4.3.2        天然气低压钢管水利计算图，参见手册P421。

5         锅炉房其它设计要求

5.1       防爆要求：燃气调压站需要防爆，若设在锅炉房内时与锅炉间的隔墙采用无门窗防火墙，电气设备和通风设备等要求选用防爆型。

5.2       通风要求：锅炉间换气次数≥3次/小时（不包括燃烧所