第一 適用范圍
本規(guī)程的適用范圍是固定式有機(jī)熱載體的氣相爐和液相爐,氣相爐主要是以聯(lián)苯混合物(聯(lián)苯26.%,聯(lián)苯醚73.5%的,常壓下沸點(diǎn)為258℃,凝固點(diǎn)為12.3℃,最高允許使用溫度為370℃)為介質(zhì)。氣相爐內(nèi)的熱載體是靠氣相爐的壓力向外輸送,氣相爐的壓力是因有機(jī)熱載體汽化而形成的。因此,有機(jī)熱載體氣相爐是承壓的。
液相爐中的有機(jī)熱載體是靠循環(huán)泵的壓頭將有機(jī)熱載體打入熱網(wǎng)系統(tǒng)供生產(chǎn)工藝的需要。因此,液相爐及系統(tǒng)的壓力大小取決于循環(huán)泵的壓頭。我國(guó)現(xiàn)有的液相爐循環(huán)泵安裝位置有兩種情況,一是安裝在液相爐有機(jī)熱載體的入口稱為注入式;另一種是安裝在液相爐有機(jī)熱載體的出口,稱為抽吸式。無論哪一種情況,管網(wǎng)系統(tǒng)都是承壓的,但對(duì)于有機(jī)熱載體爐本身來說,前一種安裝位置液相爐是承壓的,而后一種安裝位置液相爐是不承壓的。一九八二年國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》規(guī)定,安全監(jiān)察范圍是承壓鍋爐,但對(duì)于抽吸式的液相爐,雖然液相爐本身不承壓,仍然屬于受監(jiān)察的設(shè)備。第一,有機(jī)熱載體液相爐在運(yùn)行中的危險(xiǎn)性不在于發(fā)生爆炸,而在于有機(jī)熱載體的泄漏,導(dǎo)致火災(zāi)事故。近幾年來,我國(guó)已發(fā)生多起此類事故,造成了國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。僅浙江省某市從一九八六年以來就發(fā)生過13起之多此類事故。隨著有機(jī)熱載體液相爐使用數(shù)量的增加,這種泄漏火災(zāi)事故呈上升趨勢(shì)。因此,將抽吸式的液相爐置于國(guó)家安全監(jiān)察之內(nèi)是安全必要的。第二,國(guó)外的一些國(guó)家也有類似的規(guī)定。如原西德標(biāo)準(zhǔn)DIN4754明確規(guī)定,有機(jī)熱載體爐因???接受有機(jī)熱載體的作用,不論其是否屬于壓力容器勞動(dòng)保護(hù)規(guī)范(VBG)的范圍,都按壓力容器一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。所以,所有的有機(jī)熱載體氣相爐和液相爐,也無論抽吸式的液相爐還是注入式的液相爐均應(yīng)執(zhí)行本規(guī)程的規(guī)定。
有機(jī)熱載體爐除采用煤、油和氣體燃料外,用電加熱有機(jī)熱載體爐也在增多。這種有機(jī)熱載體爐與燃煤、油、氣體燃料的有機(jī)熱載體爐在結(jié)構(gòu)特性、制造方法、使用要求、安全附件等方面完全一樣,僅僅在加熱部分有所不同。在常州審定會(huì)上,專家們建議規(guī)程應(yīng)適用于電加熱的有機(jī)熱載體爐。為此本規(guī)程規(guī)定,本規(guī)程也適用于以電加熱的有機(jī)熱載體爐,但電加熱部分除外。關(guān)于筑路工程中加熱瀝青用的有機(jī)熱載體爐是否應(yīng)執(zhí)行本規(guī)程的問題。筑路工程中所用的液相爐一般是放在汽車上的,液相爐在運(yùn)行時(shí)是固定的,一項(xiàng)工程結(jié)束后需將液相爐用汽車運(yùn)到另外地方,液相爐在搬運(yùn)過程中是處在停爐狀態(tài)。因此筑路工程中所用的有機(jī)熱載體爐可視為固定式有機(jī)熱載體爐,其設(shè)計(jì)、制造、使用等應(yīng)按本規(guī)程執(zhí)行。
第二 規(guī)程的內(nèi)容和格式安排
有機(jī)熱載體分為兩大類,一類是礦物型有機(jī)熱載體,如目前我國(guó)生產(chǎn)、使用的YD型和HD型等導(dǎo)熱油;另一種是合成型的有機(jī)熱載體,如聯(lián)苯混合物等。有機(jī)熱載體與水在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有較大的差別,如有機(jī)熱載體有毒、易燃、而且滲透性極強(qiáng),一旦泄漏易引起火災(zāi)事故。因此,根據(jù)有機(jī)熱載體特性,本規(guī)程規(guī)定了與以水為介質(zhì)鍋爐不同的特殊要求。雖然有機(jī)熱載體與水物理,化學(xué)性質(zhì)有較大的差別,但在鍋爐的結(jié)構(gòu)特性,制造方法、安裝要求基本是一樣的。因此,有機(jī)熱載體爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用等環(huán)節(jié)的安全監(jiān)察除應(yīng)符合《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》和本規(guī)程外,還應(yīng)符合蒸汽鍋爐規(guī)程或熱水鍋爐規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。本規(guī)程的內(nèi)容和這種格式的安排,既可以達(dá)到減少事故發(fā)生幾率的目的,又可以盡快頒發(fā)此規(guī)程,以解決有機(jī)熱載體爐的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用等環(huán)節(jié)無法可依的矛盾,整頓設(shè)計(jì)、制造混亂局面,提高制造質(zhì)量和運(yùn)行管理水平。在征求意見過程中,有的單位建議,將有機(jī)熱載體爐的規(guī)程按照蒸汽鍋爐和熱水鍋爐規(guī)程的格式進(jìn)行編寫,形成一本獨(dú)立的規(guī)程。我們認(rèn)為這種編寫格式有一定的優(yōu)點(diǎn),如使用方便,但重復(fù)性大,編寫時(shí)間長(zhǎng),影響目前實(shí)際工作的急需。
第三 有機(jī)熱載體爐生產(chǎn)資格
本規(guī)程規(guī)定,持有有機(jī)熱載體爐專用制造許可證的單位才能制造有機(jī)熱載體爐。
按照《鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例》實(shí)施細(xì)則的規(guī)定,我國(guó)對(duì)以水為介質(zhì)鍋爐生產(chǎn)單位的級(jí)別分為六檔:A、B、C、D、E1、E2級(jí)。對(duì)于蒸汽鍋爐是按照蒸汽壓力和蒸發(fā)量進(jìn)行劃分的;對(duì)于熱水鍋爐是按出口水溫和熱功率進(jìn)行劃分的。有機(jī)熱載體爐均無法按此劃?rùn)n分類。勞動(dòng)部雖多次指出,有機(jī)熱載體爐屬鍋爐范疇,其設(shè)計(jì)、制造、使用等環(huán)節(jié)應(yīng)按鍋爐有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,但這一規(guī)定可操作性太差。近幾年來,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,有機(jī)熱載體爐的使用范圍越來越寬,使用的數(shù)量也越來越多,隨之而來的生產(chǎn)這種鍋爐的廠家也迅速發(fā)展,而且也很混亂。按照勞鍋局字﹝1993﹞21號(hào)文件的要求,10個(gè)省市已向勞動(dòng)部備案的生產(chǎn)有機(jī)熱載體爐廠家61家。這些廠家情況也比較復(fù)雜,有些廠家具有鍋爐制造許可證,有些廠家具有壓力容器制造許可證,有些廠家既無鍋爐制造許可證,也無壓力容器制造許可證。有鍋爐證或壓力容器證的廠家的級(jí)別也不一樣??紤]到我國(guó)生產(chǎn)有機(jī)熱載體爐的現(xiàn)狀。本規(guī)程規(guī)定,生產(chǎn)有機(jī)熱載體爐的單位須持有有機(jī)熱載體專用制造許可證。為了簡(jiǎn)化程序,減輕企業(yè)負(fù)擔(dān),已經(jīng)從事有機(jī)熱載體爐生產(chǎn)的廠家,凡是持有E1級(jí)以上鍋爐制造許可證的廠家,或持有二類壓力容器制造許可證的廠家不再重新審查,但要辦理手續(xù)領(lǐng)取專用制造許可證,方可繼續(xù)生產(chǎn)這種產(chǎn)品。對(duì)于僅有E2 級(jí)鍋爐證或一類壓力容器證,或既無鍋爐證也無壓力容器證的廠家,要按E1 級(jí)鍋爐廠應(yīng)具備的條件,辦理手續(xù),重新審查合格后發(fā)給專用制造許可證。
第四 有機(jī)熱載體爐的強(qiáng)度計(jì)算
所有氣相爐均是承壓的,而液相爐則分為承壓(注入式)與不承壓(抽吸式)兩種型式。有機(jī)熱載體爐主要問題是防止泄漏,以免發(fā)生火災(zāi)。因此,本規(guī)程規(guī)定有機(jī)熱載體爐的元件不論受壓與否,均應(yīng)按我國(guó)現(xiàn)行鍋爐強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。原西德標(biāo)準(zhǔn)DIN4754也明確規(guī)定,無論是否屬于壓力容器規(guī)范管轄范圍。其設(shè)計(jì)、制造均應(yīng)按壓力容器對(duì)待,設(shè)計(jì)壓力不得低于10巴(10.2kg.f/cm2)。
有機(jī)熱載體爐元件按我國(guó)現(xiàn)行鍋爐強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。我國(guó)現(xiàn)行鍋爐強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)包括:《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》和《鍋殼式鍋受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》,有機(jī)熱載體爐元件強(qiáng)度計(jì)算時(shí),除設(shè)計(jì)壓力外,其計(jì)算公式,參量的選取、系數(shù)的確定都按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。新修定的鍋殼式鍋爐計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,有機(jī)熱載體爐進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí),其元件計(jì)算壁溫應(yīng)根據(jù)有機(jī)熱載體的放熱系數(shù)按水管鍋爐計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中的公式進(jìn)行計(jì)算,以便確定施用應(yīng)力。在審定會(huì)上,一些專家認(rèn)為,經(jīng)實(shí)際測(cè)量證明,壁溫的溫度附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鍋殼鍋爐強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中給出值,可以直接采用標(biāo)準(zhǔn)中給也的附加值,不必重新計(jì)算放熱系數(shù),我們認(rèn)為此建議是可行的。
第五 有機(jī)熱載體爐的焊接
1.管子與鍋筒、集箱、管道的連接方式,應(yīng)采用焊接而不準(zhǔn)采用其他方式,如脹接或螺紋連接。脹接或螺紋連接,由于結(jié)構(gòu)上存在縫隙,其密封性不如焊接好。這一要求是由于有機(jī)熱載體的易滲漏、易燃燒特性所決定的。在征求意見稿中,曾對(duì)燭接接頭的結(jié)構(gòu)型做出了規(guī)定,即開坡口以利于焊透。這一規(guī)定來源于標(biāo)準(zhǔn)HB2104《QX系列有機(jī)熱載體加熱爐》。在審定會(huì)上,該標(biāo)準(zhǔn)起草單位提出,該標(biāo)準(zhǔn)這一規(guī)定因在執(zhí)行中有困難,已經(jīng)做了修改。因此,本規(guī)程定稿時(shí)也刪去這一規(guī)定。
2.鍋筒的縱環(huán)焊縫、封頭拼接縫必須采用埋弧自動(dòng)焊。在《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中對(duì)主焊縫的焊接,也僅要求開坡口全焊透,并未明確焊接方法。焊接方法對(duì)于焊接質(zhì)量至關(guān)重要。我們?cè)谡{(diào)研中發(fā)現(xiàn),一些有機(jī)熱載體爐生產(chǎn)單位對(duì)鍋筒的主焊縫仍采用手工電弧焊。這種焊接方法難以保證焊接質(zhì)量,而且焊縫外觀形狀、幾何盡寸也較差,另一方面,九十年代的中國(guó)仍然采用這種落后的焊接方法與時(shí)代不相匹配。為了提高我國(guó)鍋爐制造水平,有機(jī)熱載體爐(E1 級(jí)及以上鍋爐)的鍋筒的主焊縫必須采用埋弧自動(dòng)焊,當(dāng)受到工裝設(shè)備的限制時(shí),最后一道環(huán)縫的內(nèi)側(cè)允許采用手工電弧焊,外側(cè)仍要采用埋弧自動(dòng)焊。這一要求從目前我國(guó)技術(shù)水平是完全可以做得到的。 3.受熱面管的對(duì)接焊縫應(yīng)采用氣體保護(hù)焊或氣體保護(hù)焊打底。這一要求比以水為介質(zhì)鍋爐的要求嚴(yán)。調(diào)研過程中,一些生產(chǎn)有機(jī)熱載體爐的廠家,實(shí)際上已經(jīng)采取了這種焊接方法。在征求意見中,許多單位認(rèn)為這一要求既有可能,也有必要。實(shí)踐證明,采用氣體保護(hù)焊的對(duì)接受熱面管,基本杜絕了接頭滲漏現(xiàn)象。
第六 焊接接頭探傷與檢驗(yàn)
關(guān)于焊接接頭的探傷要求是在聽取有關(guān)單位意見基礎(chǔ)上,參照國(guó)外有關(guān)規(guī)范的規(guī)定而做出的。本規(guī)程沒有按氣相爐和液相爐探傷分別提出要求,而是根據(jù)不同受壓元件提出了不同要求。
1.鍋筒的縱環(huán)焊縫、封頭拼接縫為100%射線或100%超聲波加至少25%射線探傷,基本與現(xiàn)行的蒸汽鍋爐和熱水鍋爐規(guī)程要求一致,僅增加了允許采用100%超聲波加至少25%射線探傷的規(guī)定,與80版蒸汽鍋爐規(guī)程要求一樣。這樣規(guī)定主要考慮100%超聲波加25%射線探傷,完全可以查出焊縫中存在的缺陷,達(dá)到安全要求,又可以降低生產(chǎn)成本。25%射線探傷必須包括縱縫和環(huán)縫交叉接頭部分。
2.對(duì)于受熱面管的對(duì)接接頭的探傷,是按受熱情況不同分別提出要求。受熱不同是指受輻射熱和對(duì)流熱。在征求意見稿中,分別規(guī)定為25%和10%探傷抽查。反饋回來的意見中,有些單位認(rèn)為要求低了,建議改為100%和50%為宜;有的單位認(rèn)為這一要求還可以低一些。經(jīng)分析研究,我們采納了后一種意見,輻射段不低于10%射線探傷抽查;對(duì)流段不低于5%射線探傷抽查。主要考慮受熱面管的對(duì)接焊縫規(guī)定要采用氣體保護(hù)焊,質(zhì)量可以得到保證。另外,本規(guī)程還對(duì)探傷方法和抽查率的計(jì)算做出了規(guī)定,使本規(guī)程更具有可操作性。
3.除氣相爐的鍋筒應(yīng)進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)外,液相爐的鍋筒以及所有有機(jī)熱載體爐的受熱面管、管道的對(duì)接接頭均不要求進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。因此,本規(guī)程僅對(duì)氣相爐的鍋筒批量生產(chǎn)時(shí)每十臺(tái)做一塊檢查試板。其他情況均不要求做檢驗(yàn)試板。主要考慮液相爐使用壓力比較低,同時(shí)本規(guī)程不但對(duì)焊接方法做了明確的規(guī)定,還對(duì)焊接工藝評(píng)定提出了要求,可以保證焊縫的質(zhì)量和性能。
4.有機(jī)熱載體爐在焊接與檢驗(yàn)上,與蒸汽鍋爐或熱水鍋爐規(guī)程相比,有的要求高了,有的要求放寬了。為了保證焊接接頭的質(zhì)量和機(jī)械性能,產(chǎn)品施焊前必須進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。焊接工藝評(píng)定的范圍、方法、檢驗(yàn)項(xiàng)目、合格標(biāo)準(zhǔn)按《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行。
第七 法蘭連接
受壓元件之間的連接應(yīng)盡量采用焊接,以防止泄露。必須采用法蘭連接時(shí),本規(guī)程對(duì)法蘭的型式、參數(shù)和密封做出了規(guī)定。法蘭連接處的密封至關(guān)重要。為了保證法蘭連接處的嚴(yán)密性,應(yīng)采用榫槽式法蘭或平焊鋼法蘭,而且公稱壓力(PN)不低于1.6MPa。對(duì)法蘭公稱壓力的要求實(shí)際上是對(duì)法蘭使用溫度的要求。公稱壓力PN1.6的法蘭,其使用溫度為300℃,基本可以滿足要求。如果有機(jī)熱載體溫度超過300℃時(shí),應(yīng)選用公稱壓力高一檔的法蘭。目前,我國(guó)液相爐使用的有機(jī)熱載體多為YD型和HD型導(dǎo)熱油。這兩種有機(jī)熱載體滲透性極強(qiáng)。防止泄漏是一個(gè)極為重要問題,除對(duì)法蘭型式和參數(shù)提出要求外,還對(duì)密封填料做了規(guī)定。一般石棉制品墊片防漏效果很差。本規(guī)程第23條明確規(guī)定,有機(jī)熱載體爐所非焊接連接處的密封填料不準(zhǔn)采用石棉制品。因此,法蘭墊片要求用金屬網(wǎng)纏繞石墨墊片或膨脹石墨復(fù)合墊片。前蘇聯(lián)89年鍋爐規(guī)程、西德DIN4754以及國(guó)內(nèi)有關(guān)規(guī)范也有類似的規(guī)定。
第八 有機(jī)熱載體爐采用的材料
本規(guī)程明確規(guī)定,有機(jī)熱載體爐受壓元件及管道附件不準(zhǔn)采用鑄鐵和有色金屬制造。鑄鐵是屬于脆性材料,而脆性材料不能用于受壓元件,有色金屬與有機(jī)熱載體接觸時(shí),有色金屬中的分子會(huì)自行向有機(jī)熱載體中擴(kuò)散,加速有機(jī)熱載體的老化變質(zhì),不但縮短有機(jī)熱載體使用壽命,也易造成受熱面過熱,影響有機(jī)熱載體爐運(yùn)行安全。另外,聯(lián)苯對(duì)有色金屬有腐蝕作用。所以,國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范均明確規(guī)定有機(jī)熱載體爐的受壓元件不準(zhǔn)采用鑄鐵和有色金屬制造。
第九 液相爐中有機(jī)熱載體的流速
有機(jī)熱載體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)形成一個(gè)邊界層。邊界層的厚度直接影響邊界層的介質(zhì)溫度。邊界層越厚,邊界層溫度比有機(jī)熱載體主流溫度高的多,將使邊界層超溫,導(dǎo)致有機(jī)熱載體分解、聚合成膠質(zhì),形成殘?zhí)汲良诠鼙?,進(jìn)一步影響傳熱。如此惡性循環(huán),不但造成管壁過熱,而且也會(huì)加速有機(jī)熱載體老化、失效。邊界層的厚薄與流體在管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。流體力學(xué)理論認(rèn)為,雷諾數(shù)R≤2230時(shí),流體在管內(nèi)呈層流狀態(tài);當(dāng)雷諾數(shù)R≥4000時(shí),流體在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)。只有形成湍流狀態(tài),才能獲得較薄的邊界層。實(shí)踐證明,當(dāng)管內(nèi)有機(jī)熱載體的流速達(dá)到1.5-3.0m/s時(shí),就可以得到較薄的邊界層,達(dá)到強(qiáng)化傳熱,降低邊界層溫度。
不同的受熱面的熱負(fù)荷強(qiáng)度不同,管內(nèi)有機(jī)熱載體流速的要求也應(yīng)不一樣,因此,本規(guī)程規(guī)定,對(duì)于輻射段管內(nèi)流速不低于2.0m/s;對(duì)于對(duì)流段管內(nèi)流速不低于1.5m/s
目前,我國(guó)生產(chǎn)的有機(jī)熱載體爐的爐型,除有盤管式、管架式外,還有采用臥式外燃鍋殼式的爐型。對(duì)于這種爐型褒貶不一,在常州專家審定會(huì)上也意見不一致。這種爐型與盤管式、管架式相比,雖然有其優(yōu)點(diǎn),但缺點(diǎn)也明顯。由于鍋筒直接受輻射熱,且鍋筒內(nèi)有機(jī)熱載體的流速又極低,影響傳熱,導(dǎo)致邊界層溫度增高,國(guó)內(nèi)已發(fā)生多起鍋筒下部鼓包事故。同時(shí),這種爐型的有機(jī)熱載體老化失效時(shí)間也較短。在審定會(huì)上,一些專家堅(jiān)持保留這種爐型而且表示對(duì)存在的問題已經(jīng)有辦法加以解決。因此,本規(guī)程對(duì)這種爐型存在的問題做了原則的要求。即:對(duì)于臥式液相爐的鍋筒,應(yīng)采取可靠措施以防止鍋筒過熱和有機(jī)熱載體老化。對(duì)于有機(jī)熱載體爐在鍋筒內(nèi)的流速未能提出具體量的概念。
第十 有機(jī)熱載體性能的要求
有機(jī)熱載體分為礦物油型和合成型兩大類。礦物油型的有機(jī)熱載體是石油進(jìn)行高溫裂解或催化裂化過程中,形成的餾分油做為原料精致而成。合成型有機(jī)熱載體是以化工或石油做為原料經(jīng)有機(jī)合成工藝而成,如聯(lián)苯等。有機(jī)熱載體的特性是遇火而燃燒,試驗(yàn)還證明,烷烴型有機(jī)熱載體,當(dāng)加熱至280℃以上時(shí),灑在水泥地上沒有明火也會(huì)燃燒。但芳烴型有機(jī)熱載體只有遇到明火才會(huì)燃燒。有機(jī)熱載體的優(yōu)點(diǎn)是在較低的壓力下可以獲得較高的溫度,而且有較好的熱穩(wěn)定性。比如聯(lián)苯混合物,在0.34MPa下的飽和溫度為320℃,而要獲得320℃的飽和水,則壓力要達(dá)到11.5MPa。有機(jī)熱載體這些特性與優(yōu)點(diǎn)必須是在質(zhì)量有保證的情況下才能得到。因此,有機(jī)熱載體爐能否正常運(yùn)行與有機(jī)熱載體的質(zhì)量關(guān)系極大。為了保證有機(jī)熱載體正常使用,對(duì)其質(zhì)量及性能指標(biāo),如最高使用溫度、粘度、閃點(diǎn)、殘?zhí)肌⑺嶂档葢?yīng)做出規(guī)定。
1.最高使用溫度。有機(jī)熱載體的許用膜溫度是一個(gè)很重要的指標(biāo),在熱力計(jì)算時(shí)以此確定有機(jī)熱載體的主流溫度,以保證有機(jī)熱載體正常使用。實(shí)踐證明,許用膜溫度與主流溫度之差,對(duì)于礦物油型的有機(jī)熱載體一般取20 - 30℃為宜;對(duì)于合成型有機(jī)熱載體取10℃為宜,國(guó)外有關(guān)規(guī)范也是如???規(guī)定的。在征求意見中,一些單位提出,目前我國(guó)有機(jī)熱載體供貨單位都不提供有機(jī)熱載體的許用膜溫度,而且在熱力計(jì)算時(shí),也不采用許用膜溫度,建議將許用膜溫度改為最高使用溫度。因此,本規(guī)程規(guī)定,有機(jī)熱載體爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí),有機(jī)熱載體爐出口處的有機(jī)熱載體溫度不得超過最高使用溫度?! ?.粘度是指在規(guī)定的條件下,有機(jī)熱載體的稀稠程度以及流動(dòng)性(按GB256-88測(cè)定)。粘度越大,流動(dòng)性越差,循環(huán)泵的功率也越大,管道運(yùn)輸就越困難。如粘度值變化超過原技術(shù)指標(biāo)的15%,有機(jī)熱載體不應(yīng)在繼續(xù)使用。
3.閃點(diǎn)是指在加熱條件下,有機(jī)熱載體蒸汽與空氣組成混合性氣體后,當(dāng)火焰接近時(shí)發(fā)生短促閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)越低,有機(jī)熱載體蒸發(fā)率越大,安全性也就越差,反之亦然。同時(shí)閃點(diǎn)越高有機(jī)熱載體在使用過程中損耗也小。有機(jī)熱載體使用時(shí)間較長(zhǎng)或使用不當(dāng)均可能導(dǎo)致有機(jī)熱載體閃點(diǎn)降低,按GB267-88標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定,當(dāng)閃點(diǎn)變化超過原指標(biāo)的20%時(shí),應(yīng)停止使用。
4.殘?zhí)际侵赣袡C(jī)熱載體在受熱超溫時(shí)分解、聚合而沉淀形成的殘?zhí)?。殘?zhí)嫉闹饕煞质怯袡C(jī)熱載體中的膠質(zhì)、清青及多環(huán)芳香烴。殘?zhí)贾档拇笮】梢耘袛嘤袡C(jī)熱載體結(jié)焦的傾向性。一般控制在0.02W%,當(dāng)殘?zhí)贾党^1.5W%時(shí),應(yīng)進(jìn)行再生處理,否則不能再繼續(xù)用。
5.酸值是指有機(jī)熱載體中有機(jī)酸的總含量。當(dāng)有機(jī)熱載體溫度≤100℃且無水分時(shí),有機(jī)酸不會(huì)腐蝕金屬。有機(jī)熱載體溫度超過100℃時(shí),隨著溫度及酸值的增加,有機(jī)酸對(duì)金屬腐蝕性也增強(qiáng)。為了減輕有機(jī)酸對(duì)金屬的腐蝕,酸值一般應(yīng)低于0.02mgKOH/g,如超過0.5mgKOH/g時(shí),應(yīng)停止使用。
本規(guī)程第31條規(guī)定,對(duì)使用的有機(jī)熱載體每年進(jìn)行一次分析,四項(xiàng)指標(biāo)中有兩項(xiàng)不合格或有機(jī)熱載體分解成分含量超過10%時(shí),有機(jī)熱載體應(yīng)進(jìn)行更換或?qū)ζ溥M(jìn)行再生。
第十一 安全閥
1.安全閥的數(shù)量。氣相爐應(yīng)安裝兩只不帶手柄的彈簧式安全閥。安全閥與筒體連接短管上還應(yīng)串聯(lián)一只爆破片。液相爐本體可不裝安全閥。
2.要防止安全閥泄漏。氣相爐的有機(jī)熱載體主要是聯(lián)苯,聯(lián)苯是易燃且有毒,防止聯(lián)苯的外泄至關(guān)重要。所以,氣相爐的安全閥必須是全封閉式的安全閥,且不準(zhǔn)定期手動(dòng)排放試驗(yàn)。不帶手柄目的就是為了防止手動(dòng)排氣。為了防止安全閥與閥座粘住,本規(guī)程要求每年將安全閥從氣相爐上拆下進(jìn)行檢驗(yàn)。在調(diào)研中,一些單位反映,國(guó)產(chǎn)的彈簧式安全閥密封性能差,特別是使用一段時(shí)間后,不能按技術(shù)參數(shù)回座,泄漏難以避免。為了防止安全閥泄漏,在安全閥與筒體連接短管上在串聯(lián)一只爆破片(ASME規(guī)范也有類似規(guī)定)。爆破片應(yīng)在小于規(guī)定的爆破壓力的5%以內(nèi)爆破;爆破壓力不得高于安全閥開啟壓力;爆破片孔洞面積不得小于安全閥排汽截面積。為了防止安全閥在規(guī)定的壓力下不能回座,造成介質(zhì)大量外溢,本規(guī)程規(guī)定,爆破片與筒體之間連接短管上加裝一只截止閥。氣相爐運(yùn)行時(shí),必須保證截止閥處于全開位置。一旦爆破片爆破泄壓后應(yīng)立即關(guān)閉截止閥,當(dāng)安全閥回座,壓力恢復(fù)正常后,在打開截止閥。
3.液相爐是否要裝安全閥問題國(guó)內(nèi)外一些規(guī)范的規(guī)定不完全一樣。前蘇聯(lián)89年版的鍋爐規(guī)程明確要裝安全閥,而我國(guó)化工部92年版的規(guī)程則明確不裝安全閥,有的也未明確要裝與否。所有的規(guī)范均未給出液相爐安全閥排量計(jì)算公式。我們認(rèn)為,強(qiáng)制循環(huán)液相爐中的有機(jī)熱載體在運(yùn)行時(shí)一般不會(huì)形成汽化,一旦液相爐或系統(tǒng)超壓可以迅速通過膨脹器進(jìn)行泄壓。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用的液相爐均未裝安全閥,未發(fā)生過超壓事故。
4.氣相爐安全閥排出的汽化物,不能直接排入大氣,必須經(jīng)過冷凝后接入有機(jī)熱載體的儲(chǔ)罐。但不能接入第22條的儲(chǔ)罐,而是單獨(dú)的儲(chǔ)罐。冷凝器應(yīng)是以水冷卻的面式冷凝器。因排出的汽化物含有水分或其他成分,應(yīng)經(jīng)脫水凈化后才能再用。如果直接接入第22條的儲(chǔ)存罐,會(huì)惡化有機(jī)熱載體的質(zhì)量,影響有機(jī)熱載體使用性能。
5.冷凝器的背壓。冷凝器的背壓是指安全閥排放時(shí)的背壓(動(dòng)背壓),是由于介質(zhì)通過安全閥進(jìn)入冷凝器時(shí)在安全閥出口處形成的啟動(dòng)阻力。參照國(guó)外有關(guān)規(guī)范的規(guī)定,本規(guī)程規(guī)定冷凝器的背壓不超過0.03MPa.
6.氣相爐安全閥排放量計(jì)算參考公式
這一公式的形式及系數(shù)的選用完全采取了87年版蒸汽鍋爐規(guī)程的規(guī)定是不妥的。因水與有機(jī)熱載體的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有較大的差異,即使可以采用以水為介質(zhì)的公式形式,其系數(shù)也不能一樣。
我們認(rèn)為這些推薦公式都有一定道理,又都存在不足,所以本規(guī)程沒有進(jìn)行推薦,由設(shè)計(jì)單位選用,在實(shí)踐中進(jìn)行比較,成熟后再行確定。
電氣檢測(cè)這樣的標(biāo)準(zhǔn)還是很多的。常規(guī)測(cè)試和加速壽命等等!
第十二 膨脹器的規(guī)定
膨脹器是強(qiáng)制循環(huán)的液相爐及系統(tǒng)中的重要安全裝置。膨脹器有多種作用;儲(chǔ)存液相爐及系統(tǒng)中的有機(jī)熱載體受熱膨脹量;向系統(tǒng)補(bǔ)充有機(jī)熱載體;液相爐啟動(dòng)升溫過程中排???液相爐和系統(tǒng)中的氣體;突然停電時(shí)可以利用膨脹器中的冷介質(zhì)置換液相爐中的熱介質(zhì)。
1.膨脹器的調(diào)節(jié)容積。膨脹器的第一個(gè)作用就是儲(chǔ)存有機(jī)熱載體的膨脹量,多大的容積才能滿足要求。西德DIN4754規(guī)定,當(dāng)液相爐容積≤1000升時(shí),膨脹器容積為1.5倍的液相爐的容積;當(dāng)液相爐的容積大于1000升時(shí),為1.3倍的液相爐的容積?;げ?2年規(guī)程規(guī)定,膨脹器的容積是液相爐容油量的兩倍。前蘇聯(lián)89年版的鍋爐規(guī)程規(guī)定為有機(jī)熱載體膨脹量的1.3倍。我們認(rèn)為,膨脹器的容積按有機(jī)熱載體受熱膨脹量為基數(shù)確定其容積比較合理。因此,本規(guī)程規(guī)定為有機(jī)熱載體在工作溫度下受熱所增加容積量的1.3倍。實(shí)踐證明,有機(jī)熱載體受熱膨脹量一般每升溫100℃,近似膨脹10%。
2.膨脹器的結(jié)構(gòu)型式。膨脹器可以是開式的,也可以是閉式的。無論是開式的還是閉式的膨脹器,均應(yīng)裝一只液面計(jì),以便指示膨脹器內(nèi)液面位置。對(duì)于開式膨脹器(如圖1、3、2、4所示)。在膨脹器上可不裝安全閥。對(duì)于開式膨脹器,當(dāng)液相爐與系統(tǒng)可以斷開(如圖4)時(shí),應(yīng)在系統(tǒng)或膨脹器上安裝安全排放閥。對(duì)于閉式膨脹器(如圖5),應(yīng)在儲(chǔ)存罐上安裝安全排放閥,如液相爐與系統(tǒng)可以斷開(如圖6)時(shí),在系統(tǒng)和膨脹器上均要裝安全排放閥。閉式膨脹器上除安裝安全排放閥外,還應(yīng)裝壓力表。
3.膨脹器安裝位置。本規(guī)程規(guī)定,不能裝在液相爐的正上方,且高于有機(jī)熱載體爐頂部的垂直距離1 .5m以上。這一規(guī)定,一是以免有機(jī)熱載體溢出引起火災(zāi),二是減少有機(jī)熱載體受熱程度。國(guó)內(nèi)有的規(guī)程規(guī)定,膨脹器的底部與系統(tǒng)最高液面之間的距離不小于1 .5m。本規(guī)程在審定前也做了這樣規(guī)定。在審定會(huì)上,專家們認(rèn)為,根據(jù)生產(chǎn)工藝流程,管網(wǎng)系統(tǒng)的布置比較復(fù)雜。膨脹器與系統(tǒng)最高液面的距離提出1 .5m要求,一是不合理,二是難以確定。所以本規(guī)程對(duì)膨脹器與有機(jī)熱載體爐頂部之間的距離做出了規(guī)定,比較合理,也易操作。
4.膨脹器內(nèi)的有機(jī)熱載體的溫度不得超過70℃,其目的是防止有機(jī)熱載體高溫氧化。試驗(yàn)證明,當(dāng)有機(jī)熱載體溫度≤100℃時(shí),有機(jī)熱載體氧化不明顯;當(dāng)有機(jī)熱載體溫度超過100℃時(shí),隨著有機(jī)熱載體溫度的升高,有機(jī)熱載體氧化速度加劇,導(dǎo)致有機(jī)熱載體迅速失效。我國(guó)南方某鍋爐廠曾將一臺(tái)以水為介質(zhì)立式鍋殼式鍋爐,去掉安全閥加裝一只開口短管,當(dāng)做有機(jī)熱載體爐售出。使用單位運(yùn)行30天左右,就將受熱面管全部燒壞,經(jīng)分析確定是因有機(jī)熱載體直接與大氣相通,而溫度又比較高,有機(jī)熱載體迅速氧化,使之失效,形成殘?zhí)汲练e管壁,惡化了傳熱。
第十三 過濾器的要求
本規(guī)程規(guī)定,在循環(huán)泵入口處應(yīng)裝過濾器,以便濾去有機(jī)熱載體在高溫運(yùn)行下形成的聚合物和殘?jiān)?,既可以保護(hù)循環(huán)泵,又可以防止這些聚合物或殘?jiān)M(jìn)入受熱面,影響傳熱。過濾器的過濾效果很大程度上取決于過濾器元件材料的性能。目前,國(guó)內(nèi)外常用的過濾器元件材料有金屬絲網(wǎng)、濾布、金屬燒結(jié)多孔材料、高分子聚合物、陶瓷燒結(jié)多孔材料。高分子聚合物、陶瓷多孔材料存在一些問題,如高分子聚合物不耐高溫,陶瓷多孔材料再生性能差,因此一般多采用金屬絲網(wǎng)和金屬燒結(jié)多孔材料。金屬燒結(jié)多孔材料過濾性能好,但阻力大,價(jià)格較貴;而金屬絲網(wǎng)價(jià)格便宜,也有較好的過濾效果。在征求意見中,有的單位提出,對(duì)于采用合成型有機(jī)熱載體的有機(jī)熱載體爐應(yīng)采用粉末冶金的過濾器,即金屬燒結(jié)多孔材料。對(duì)此本規(guī)程未做硬性規(guī)定,由設(shè)計(jì)單位根據(jù)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)加以選取。過濾器的安裝要考慮拆卸、更換方便,以便定期清理過濾器,去除存渣及雜質(zhì),保證過濾器的過濾性能。
第十四 有機(jī)熱載體定期化驗(yàn)
有機(jī)熱載體經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用或有機(jī)熱載體主流溫度超溫,都會(huì)造成有機(jī)熱載體性能指標(biāo)的下降,主要表現(xiàn)在有機(jī)熱載體的殘?zhí)?、酸值、粘度、閃點(diǎn)的變化。所以,本規(guī)程規(guī)定,使用中的有機(jī)熱載體每年應(yīng)對(duì)其殘?zhí)?、酸值、粘度、閃點(diǎn)進(jìn)行一次分析。西德DIN4754規(guī)定 ,有機(jī)熱載體在規(guī)定的溫度下至少可用一年。一年后經(jīng)化驗(yàn)無問題時(shí)可繼續(xù)使用。
前蘇聯(lián)89年版鍋爐規(guī)程規(guī)定,有機(jī)熱載體兩次再生周期由使用單位按生產(chǎn)規(guī)則確定。
化工部92年規(guī)程規(guī)定,對(duì)有機(jī)熱載體的分析,液相爐應(yīng)每半年進(jìn)行一次;氣相爐應(yīng)每年進(jìn)行一次。
本規(guī)程還規(guī)定了有機(jī)熱載體報(bào)廢指標(biāo),在進(jìn)行分析中,當(dāng)有兩項(xiàng)不合格或有機(jī)熱載體分解成分含量超過10%時(shí),應(yīng)更換有機(jī)熱載體或?qū)τ袡C(jī)熱載體進(jìn)行再生。
第十五 有機(jī)熱載體爐啟動(dòng)中排氣的要求
有機(jī)熱載體爐在啟動(dòng)過程中,隨著有機(jī)熱載體的加熱,含在其中的其他氣體逐漸分離出來,如有機(jī)熱載體含有水分,也會(huì)隨著加熱而汽化,應(yīng)隨時(shí)將這些氣體排出,以利于有機(jī)熱載體爐安全運(yùn)行。對(duì)于氣相爐來說,在點(diǎn)火升壓過程中進(jìn)行反復(fù)排氣尤為重要。氣相爐的介質(zhì)以聯(lián)苯為主。若聯(lián)苯中含有水分,則是氣相爐發(fā)生爆炸事故的主要原因之一。聯(lián)苯中如有水分,在加熱的情況下,聯(lián)苯中的水分迅速汽化,氣相爐內(nèi)的壓力急劇上升而達(dá)到無法控制的程度,從而引起氣相爐爆炸。我國(guó),已發(fā)生多起此類事故。一九七九年九月,上海油脂一廠練油車間聯(lián)苯爐爆炸,死亡13人;一九八%u41E年十月,上海染料九廠三車間聯(lián)苯爐發(fā)生爆炸,死3個(gè),傷2人;一九八%u41E年,沈陽化工廠聯(lián)苯爐發(fā)生爆炸,死1人,傷3人。這些爆炸事故均是由于聯(lián)苯中混入水分而引起的,加熱系統(tǒng)介質(zhì)中的水分主要來自新補(bǔ)充介質(zhì)內(nèi)含有水分,或者設(shè)備安裝、修理后水壓殘存水分等。因此,本規(guī)程規(guī)定,有機(jī)熱載體爐在點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)要反復(fù)打開排氣閥以排凈有機(jī)執(zhí)載體爐中的空氣、水與有機(jī)熱載體的混合蒸汽。對(duì)于氣相爐來說,只有溫度與壓力符合對(duì)應(yīng)關(guān)系后,才可進(jìn)入正常運(yùn)行。
聯(lián)苯溫度與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系:
溫度(℃): 240 250 260 280 290 300 320
壓力(kgf/cm2):0.64 0.86 1.05 1.66 1.99 2.38 3.32
(這一壓力是指絕對(duì)壓力)
第十六 不同有機(jī)熱載體混用問題
不同的有機(jī)熱載體能否混用問題,在我國(guó)存在兩種不同的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,不同有機(jī)熱載體不能混用,混用后熱載體性能發(fā)生改變,影響使用,一旦發(fā)生事故難以進(jìn)行原因分析;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,有機(jī)熱載體本身就是一混合物,不能混用在科學(xué)道理是不存在的經(jīng)試驗(yàn)證明,不同有機(jī)熱載體混合后,各項(xiàng)性能指標(biāo)無大的改變。在審定會(huì)上,專家們建議,規(guī)程不能硬性規(guī)定不同的有機(jī)熱載體不準(zhǔn)混合使用,規(guī)定不宜混合使用,如需要混合使用時(shí),有機(jī)熱載體生產(chǎn)單位要提供混合使用的條件和要求。兩種不同熱載體混用時(shí),其混合熱載體出口溫度不得超過兩種熱載體中任何一種的最高允許使用溫度。
第十七 壓力試驗(yàn)
有機(jī)熱載體爐在制造單位組裝后以及在使用單位安裝或重大修理后均要進(jìn)行壓力試驗(yàn)。
壓力試驗(yàn)類型。根據(jù)不同有機(jī)熱載體爐(氣相與液相)、不同的地點(diǎn)(制造與使用),壓力試驗(yàn)類型也不同。本規(guī)程所采用的壓力試驗(yàn)分為水壓試驗(yàn)、液壓試壓和氣密試驗(yàn)。無論是氣相爐還是液相爐,在制造單位均要進(jìn)行水壓試驗(yàn);在使用單位均要進(jìn)行液壓試驗(yàn),以檢查非焊接連接部位的密封情況。在使用單位不宜進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn),因水壓試驗(yàn)后不易將水排除干凈,形成安全運(yùn)行的隱患。對(duì)于氣相爐,在制造單位和使用單位還要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。進(jìn)一步檢查非焊接連接部位的密封情況。氣密實(shí)驗(yàn)方法和要求可參照壓力容器的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。對(duì)于夜相爐均不要求進(jìn)行氣密實(shí)驗(yàn)。液相礦物油型有機(jī)熱載體一般無毒,而且外溢性也遠(yuǎn)低于氣相爐中的有機(jī)熱載體。
試驗(yàn)壓力。氣密性試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力取氣相爐工作壓力(規(guī)程中還有“或系統(tǒng)循環(huán)壓力”,恐不妥);水壓試驗(yàn)壓力取有機(jī)熱載體爐工作壓力的1.5倍。這是參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范而給出的數(shù)值。
壓力試驗(yàn)的檢查部位。壓力試驗(yàn)主要用于檢查非焊接連接部位,如各種孔的密封處,各種法蘭,閥門的連接處等的嚴(yán)密情況。對(duì)于焊接連接處,焊接方法、檢驗(yàn)要求都做了規(guī)定,焊接質(zhì)量可以得到保證。另外,由于結(jié)構(gòu)上的問題,有些焊接部位也無法檢查。因此,本規(guī)程壓力試驗(yàn)未強(qiáng)調(diào)對(duì)焊縫必須進(jìn)行檢查。