有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程有關(guān)條款說明

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，常壓下沸點為258℃，凝固點為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。

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、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、制造、安裝、使用等環(huán)節(jié)無法可依的矛盾，整頓設(shè)計、制造混亂局面，提高制造質(zhì)量和運行管理水平。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，形成一本獨立的規(guī)程。我們認(rèn)為這種編寫格式有一定的優(yōu)點，如使用方便，但重復(fù)性大，編寫時間長，影響目前實際工作的急需。

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。

第四

有機(jī)熱載體爐的強(qiáng)度計算

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)按我國現(xiàn)行鍋爐強(qiáng)度計算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算。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、制造均應(yīng)按壓力容器對待，設(shè)計壓力不得低于10巴（10.2kg.f/cm2）。

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)程定稿時也刪去這一規(guī)定。

第六

焊接接頭探傷與檢驗

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。

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，本規(guī)程對法蘭的型式、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。對法蘭公稱壓力的要求實際上是對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，應(yīng)選用公稱壓力高一檔的法蘭。目前，我國液相爐使用的有機(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)。防止泄漏是一個極為重要問題，除對法蘭型式和參數(shù)提出要求外，還對密封填料做了規(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，有色金屬中的分子會自行向有機(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)熱載體爐運行安全。另外，聯(lián)苯對有色金屬有腐蝕作用。所以，國內(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)流動時會形成一個邊界層。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)流動狀態(tài)有關(guān)。流體力學(xué)理論認(rèn)為，雷諾數(shù)R≤2230時，流體在管內(nèi)呈層流狀態(tài)；當(dāng)雷諾數(shù)R≥4000時，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，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。

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，試驗還證明，烷烴型有機(jī)熱載體，當(dāng)加熱至280℃以上時，灑在水泥地上沒有明火也會燃燒。但芳烴型有機(jī)熱載體只有遇到明火才會燃燒。有機(jī)熱載體的優(yōu)點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，對其質(zhì)量及性能指標(biāo)，如最高使用溫度、粘度、閃點、殘?zhí)肌⑺嶂档葢?yīng)做出規(guī)定。

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.片。液相爐本體可不裝安全閥。

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；液相爐啟動升溫過程中排除液相爐和系統(tǒng)中的氣體；突然停電時可以利用膨脹器中的冷介質(zhì)置換液相爐中的熱介質(zhì)。

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)熱載體在高溫運行下形成的聚合物和殘渣，既可以保護(hù)循環(huán)泵，又可以防止這些聚合物或殘渣進(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，價格較貴；而金屬絲網(wǎng)價格便宜，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。對此本規(guī)程未做硬性規(guī)定，由設(shè)計單位根據(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

有機(jī)熱載體經(jīng)過長時間使用或有機(jī)熱載體主流溫度超溫，都會造成有機(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)肌⑺嶂?、粘度、閃點的變化。所以，本規(guī)程規(guī)定，使用中的有機(jī)熱載體每年應(yīng)對其殘?zhí)?、酸值、粘度、閃點進(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)化驗無問題時可繼續(xù)使用。

第十五

有機(jī)熱載體爐啟動中排氣的要求

有機(jī)熱載體爐在啟動過程中，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，也會隨著加熱而汽化，應(yīng)隨時將這些氣體排出，以利于有機(jī)熱載體爐安全運行。對于氣相爐來說，在點火升壓過程中進(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，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О年十月，上海染料九廠三車間聯(lián)苯爐發(fā)生爆炸，死3個，傷2人；一九八О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)熱載體爐在點火啟動時要反復(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。對于氣相爐來說，只有溫度與壓力符合對應(yīng)關(guān)系后，才可進(jìn)入正常運行。

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，在我國存在兩種不同的觀點。一種觀點認(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)試驗證明，不同有機(jī)熱載體混合后，各項性能指標(biāo)無大的改變。在審定會上，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，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，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

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。