[小学教育]真空加热炉结构原理及设计操作维护要点.ppt

真空加热炉结构原理及设计操作维护要点 开发事业部设备管理科 2011年4月 热管的原理 1942年，美国人高格勒提出热管的工作原理。1964年，美国人格罗弗发明了这种新型的传热元件。从70年代开始，热管已从实验室研究迅速地转向实用阶段。 在一段不含不凝结气体的封闭管段中，当液体端受热后，随着饱和蒸汽压力的提高，热量以音速向冷端传送。这也是所谓的热超导现象。 图示中A-挥发性液体，B-挥发的蒸汽 ，C-开始凝结的蒸汽，D-凝结并落下的液体 热管的优异性能 很高的导热性 优良的等温性 热流密度可变性 热流方向的可逆性 热二极管与热开关性能 环境的适应性 热管原理的应用 散热器：电子、航天等领域直接应用的金属毛细热管。 真空锅炉（真空加热炉）。 直燃机（直燃式中央空调）、热泵。 管式太阳能。 真空加热炉的概念 真空热水锅炉源于1972年苏黎世理工大学发明的真空锅炉的基本原理。1974年日本的田熊理工研究所据此开发出真空热水锅炉，并获发明专利。1982年,韩国富士特锅炉株式会社将真空热水锅炉推向市场,成为真空锅炉最早商业运用的品牌。 真空加热炉是真空热水锅炉的一种，是指以水为中间介质，油气水为被加热介质的真空锅炉。 真空加热炉的原理 在封闭容器的下端装载一定质量的水，在封闭容器的上端设置被加热工质的盘管，抽出容器内的空气，容器内的介质只剩下水和饱和水蒸汽两种介质，当容器内部温度低于该海拔条件下水的沸腾温度时，内部为负压状态。对容器的下端加热，水温升高，迅速蒸腾，形成蒸汽，蒸汽与上端的盘管换热，凝结成水滴落入下部，继续被加热，如此循环，形成动态平衡。 真空加热炉原理动画 真空加热炉的特点 优点： 热效率高，理论上可无限接近100%，实际应用中达到85—92%； 单位体积功率大，约比传统加热炉节约钢材30%左右； 锅筒内几乎无腐蚀、无结垢，中间介质损失极少，且无氧运行，失去结垢和腐蚀的物质基础； 安全性好，负压运行，锅筒无爆炸的风险。 缺点：理论极限温度为使用条件下的水的自然沸点。目前尚未找到安全经济可靠的高温中间介质。 真空加热炉设计要点 盘管 1、材质：盘管是唯一与腐蚀介质直接接触的部件，需对材质的耐腐蚀能力进行论证。 2、强度设计：管壁最小厚度计算按公式 3、热流密度： 真空加热炉的理论热流密度非常大，为确保可靠，按标准设计取值范围11-25Kw/m2为宜。 4、弯头中心距：标准规定为2D，为减少冲刷损失，塔里木油田惯例取4D。 5、为防止偏流及降低结垢速率，尽可能避免列管式设计。 真空加热炉设计要点 烟道 排烟温度设计不得低于烟气中酸气分压条件下的酸露点，直接采用含硫天然气作燃料，一般建议在190-200℃之间。过高，则影响效率，过低，则因凝液，加剧腐蚀。 烟气流速全自动机组取12-25m/s，自然通风机组取5-8m/s。 防爆门开启压力不大于0.05Mpa，最小口径按0.025V(v-可燃混合气容积)设置。 真空加热炉设计要点 保护与控制 1、真空阀泄流面积按公式 2、真空阀泄放压力：小于0.03Mpa，微正压 3、冬季严寒地区，应设操作间，以保证电气控制元件的可靠性。 4、为防止可燃气体泄漏集聚，燃烧器进风通道上设置可燃气体报警器，并与燃烧机、排风设施控制连锁。 真空加热炉操作要点 煮炉 理论上，如果能保证锅筒内不含氧的条件下，煮炉是不必要的，但是，运行过程中客观存在泄漏的风险，所以我们要求新投产设备或酸洗后的设备要严格执行煮炉的规定。 煮炉的目的：除锈、除污、表面钝化。 煮炉的方法：煮炉配方包括氢氧化钠和磷酸三钠，按1：1比例配备，每吨水加4-6公斤药粉，无磷酸三钠可用碳酸钠替代，数量为磷酸三钠的1.5倍，也可单独采用碳酸钠煮炉，每吨水加6公斤。煮炉操作应缓慢升温至90℃，调整到小火，稳定温度4小时，关火冷却到60℃以下排水 。 真空加热炉操作要点 排气 真空加热炉排气十分重要，排气效果直接影响传热效率和锅筒内的腐蚀速率。 排气步骤如下：锅筒温度设置到95℃以上，烘炉（非必要步骤）结束后，直接大火烧开，直到真空阀打开，持续冒气5分钟以上。再设置温度上限到正常生产值或通入被加热介质，使锅筒温度降低，真空阀回座。 重新加水、密封面泄漏检修后的设备，都必须重复排气步骤。 真空加热炉操作要点 参数设置 锅筒内温度的设置优先于盘管温度设置，因为锅筒内的热质具有强大的蓄热能力，波动速率较低，不至于使得加热炉频繁起停。 正常情况下锅筒内的压力，对应的是测点温度条件下饱和蒸汽压力，测温等效于测压，所以温度控制优先于压力控制。 如果要求被加热工质的温度为A，则初始设置锅筒温度下限A+30℃，上限温度为下限温度加15℃，然后根据工质实际出口温度进行调整。 需改