CN104697172B

CN104697172B - 导热油大型化负压短路循环系统及循环方法

Info

Publication number: CN104697172B
Application number: CN201310667654.5A
Authority: CN
Inventors: 李鹏; 崔银河; 王敏; 明文雪; 关淮; 梁和奎; 王天宇; 王楠
Original assignee: Shenyang Aluminum and Magnesium Engineering and Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shenyang Aluminum and Magnesium Engineering and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN104697172A

Abstract

本发明涉及导热油循环领域，具体为一种导热油大型化负压短路循环系统及循环方法，尤其涉及炭素、化工等行业需用导热油作为热介质保温、加热的循环系统及方法。该系统设有膨胀槽、储油罐、油气分离器、真空泵、余热热媒锅炉、罐式炉，膨胀槽的入口与油气分离器相通，膨胀槽的出口与储油罐通过进油总管连通，储油罐的出口与余热热媒锅炉相通，余热热媒锅炉与罐式炉相通，储油罐上连有真空泵。正常生产时，导热油在油气分离器内进行油、气分离后，进入膨胀槽，膨胀槽中的导热油通过无缝钢管进入储油罐的进油总管内，从而完成整个循环过程，解决现有循环系统存在的能耗高、易喷油、安全隐患大、煅烧炉炉内压力波动大、煅后焦产品质量不稳定等问题。

Description

导热油大型化负压短路循环系统及循环方法

技术领域

本发明涉及导热油循环领域，具体为一种导热油大型化负压短路循环系统及循环方法，尤其涉及炭素、化工等行业需用导热油作为热介质保温、加热的循环系统及方法。

背景技术

炭素工艺主要包括原料粗碎、沥青熔化、煅烧、中碎筛分、配料混捏、振动成型和焙烧等几大工段，其中沥青熔化、混捏成型和沥青管路输送需用热媒介质作保温和加热，随着炭素行业的迅猛发展，对热媒介质的要求也不断提高，高、精温度控制、高安全系数和大型化成为其发展的主要方向，其中大型化是指导热油循环量增加，储油罐并联数量和储油量增大，导热油提供的热量在每小时12GJ以上。目前应用的热媒介质主要有蒸汽和导热油，其中导热油循环加热是一种封闭式的强制循环系统，热量损失小，热效率高，节能效果好，同时可实现精确温度控制，而蒸汽加热则是非封闭式的非循环加热系统，热能损失大，所以用导热油作为热媒介质应用范围较广。

但是，目前采用的导热油循环系统及方法具有以下几方面的缺点：

1、由于采用热媒锅炉加热导热油，消耗大量的燃料热，同时煅烧产生的烟气余热没有充分回收，存在烟气放空现象，造成整个炭素厂能量没有得到梯级合理应用，热量损失大；

2、由于整个导热油循环系统采用注油泵和循环泵联合使用，通过正压输送导热油，因此在操作过程中，若其中任一段管路爆裂或阀门松脱，则会造成上述高温导热油以井喷的形式喷出，从而产生极大的安全隐患，而且在炭素厂大型化的背景下，热媒油循环量不断加大，管内正压不断升高，此安全隐患也变得尤为严重；

3、如果采用余热热媒锅炉，通过对煅烧烟气余热回收的方式来加热导热油，当成型车间或沥青熔化车间需停产检修时，必须停止对应车间导热油的供应，同时调节罐式炉烟道闸板阀的开启量以减少进入余热热媒锅炉的烟气流量，这就必然造成炉内压力波动，影响煅后焦产品质量。因此，需要发明一种高效、安全、节能的导热油循环系统新工艺。

发明内容

本发明提供一种安全、节能的导热油大型化负压短路循环系统及循环方法，其目的是解决现有循环系统存在的能耗高、易喷油、安全隐患大、煅烧炉炉内压力波动大、煅后焦产品质量不稳定等问题。

本发明的技术方案为：

一种导热油大型化负压短路循环系统，该系统设有膨胀槽、储油罐、油气分离器、余热热媒锅炉，膨胀槽的入口与油气分离器相通，膨胀槽的出口与储油罐通过进油总管连通，储油罐的回油总管与余热热媒锅炉相通，余热热媒锅炉的出口分别与用油部分的进油管相通，用油部分的回油管与油气分离器相通。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，还设有真空泵储油罐上连有真空泵。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，还设有罐式炉，余热热媒锅炉与罐式炉相通。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，余热热媒锅炉上设有烟囱，罐式炉通过旁通烟道与烟囱连接。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，储油罐数量至少为两个。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，储油罐内导热油至少占储油罐体积的一半。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，储油罐内部设有液位计。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，各个用油部分的进油管、回油管之间设有短路循环。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，油气分离器到膨胀槽设有旁通油管。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，储油罐由四路支管连接，且每路支管上设有一个快切阀。

所述的导热油大型化负压短路循环系统，储油罐由四路支管连接，一路连接膨胀槽出油口和储油罐进油口，中间设有快切阀；一路连接储油罐与真空泵，中间设有快切阀；一路连接储油罐和大气，中间设有快切阀；最后一路连接储油罐出油口和余热热媒锅炉进油口，中间同样设有快切阀；罐式炉产生的烟气通过余热热媒锅炉与导热油进行换热，然后通入烟囱排空，设有一路旁通烟道；每个用油部分的进油管和回油管分别设两个波纹管截止阀，同时用无缝钢管对两管路进行短接，中间设置波纹管截止阀；油气分离器有一路旁通油管连接到储油罐进油总管，中间设有波纹管截止阀，膨胀槽通过溢流管直接连接到储油罐进油总管。

所述循环系统的导热油大型化负压短路循环方法，正常生产时，导热油在油气分离器内进行油、气分离后，进入膨胀槽，膨胀槽中的导热油通过无缝钢管进入储油罐的进油总管内，导热油经储油罐的出油总管进入余热热媒锅炉换热，换热后的导热油进入用油部分，经过用油部分使用后的导热油经储油罐、膨胀槽进入储油罐，从而完成整个循环过程。

所述的导热油大型化负压短路循环方法，储油罐由四路支管连接，一路连接膨胀槽出油口和储油罐进油口，中间设有快切阀；一路连接储油罐与真空泵，中间设有快切阀；一路连接储油罐和大气，中间设有快切阀；最后一路连接储油罐出油口和余热热媒锅炉进油口，中间同样设有快切阀；罐式炉产生的烟气通过余热热媒锅炉与导热油进行换热，然后通入烟囱排空，设有一路旁通烟道，防止余热热媒锅炉出现故障停产；每个用油部分的进油管和回油管分别设两个波纹管截止阀，同时用无缝钢管对两管路进行短接，中间设置波纹管截止阀；油气分离器有一路旁通油管连接到储油罐进油总管，以防止膨胀槽出现故障需检修，中间设有波纹管截止阀，膨胀槽溢流管通过直接连接到储油罐进油总管。

本发明的优点和有益效果是：

1、本发明通过采用余热热媒锅炉，最大限度的回收了罐式炉产生的烟气余热，为整个炭素厂节约大量能源，降低生产成本。

2、本发明通过多罐体负压循环，达到了在增产、增量的前提下，降低操作风险的目的，杜绝了管路喷油现象的发生，保证操作人员的人身安全，满足了碳素厂大型化发展的技术要求。与普通正压循环相比，安全性更高。

3、本发明通过对各个用油部分进油管、回油管设置短路循环，保证了导热油循环的连续性，弱化了各个车间生产操作上的依赖性，使每个车间生产更独立化，最大限度的降低了由于设备不可抗拒因素而对产品质量造成的危害，使产品质量更加稳定。

4、本发明系统设备简单，成本低，容易在设计或者生产过程中实施。

附图说明

图1为本发明导热油大型化负压短路循环系统及方法的结构示意图。

图中：1、膨胀槽；2.1-2.4、储油罐；3、真空泵；4、罐式炉；5、余热热媒锅炉；6、烟囱；7、油气分离器；8.1-8.4、快切阀Ⅰ；9.1-9.4、快切阀Ⅱ；10.1-10.4、快切阀Ⅲ；11.1-11.4、快切阀Ⅵ；12.1-12.5、波纹管截止阀Ⅰ；13.1-13.5、波纹管截止阀Ⅱ；14、波纹管截止阀Ⅲ；15、波纹管截止阀Ⅵ；16、波纹管截止阀Ⅴ；17、波纹管截止阀Ⅵ；18、波纹管截止阀Ⅶ；19.1-19.4、液位计。

具体实施方式

本发明导热油大型化负压短路循环系统，该系统设有膨胀槽、储油罐、油气分离器、余热热媒锅炉，膨胀槽的入口与油气分离器相通，膨胀槽的出口与储油罐通过进油总管连通，储油罐的回油总管与余热热媒锅炉相通，余热热媒锅炉的出口分别与用油部分（如：成型车间、沥青熔化车间等）的进油管相通，用油部分的回油管与油气分离器相通。其中，

储油罐由四路支管连接，一路连接膨胀槽出油口和储油罐进油口，中间设有快切阀；一路连接储油罐与真空泵，中间设有快切阀；一路连接储油罐和大气，中间设有快切阀；最后一路连接储油罐出油口和余热热媒锅炉进油口，中间同样设有快切阀。罐式炉产生的烟气通过余热热媒锅炉与导热油进行换热，然后通入烟囱排空，罐式炉设有一路旁通烟道，防止余热热媒锅炉出现故障停产。每个用油部分进油管和回油管分别设两个波纹管截止阀，同时用一段无缝钢管对两管路进行短接，中间设置波纹管截止阀。油气分离器有一路旁通油管连接到储油罐进油总管，以防止膨胀槽出现故障需检修，中间设有波纹管截止阀，膨胀槽通过溢流管直接连接到储油罐进油总管。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。

如图1所示，本发明导热油大型化负压短路循环系统，主要包括膨胀槽1、储油罐2.1-2.4、真空泵3、罐式炉4、余热热媒锅炉5、烟囱6、油气分离器7、快切阀Ⅰ8.1-8.4、快切阀Ⅱ9.1-9.4、快切阀Ⅲ10.1-10.4、快切阀Ⅵ11.1-11.4、波纹管截止阀Ⅰ12.1-12.5、波纹管截止阀Ⅱ13.1-13.5、波纹管截止阀Ⅲ14、波纹管截止阀Ⅵ15、波纹管截止阀Ⅴ16、波纹管截止阀Ⅵ17、波纹管截止阀Ⅶ18、液位计19.1-19.4等，具体结构如下：

储油罐2.1的上、下支管分别设有快切阀Ⅰ8.1-8.4，储油罐2.2的上、下支管分别设有快切阀Ⅱ9.1-9.4，储油罐2.3的上、下支管分别设有快切阀Ⅲ10.1-10.4，储油罐2.4的上、下支管分别设有快切阀Ⅵ11.1-11.4。储油罐2.1、储油罐2.2、储油罐2.3和储油罐2.4上，分别设有液位计19.1、19.2、19.3、19.4。储油罐2.1-2.4的上支管分别为三个，储油罐2.1-2.4的第一个上支管汇合为进油总管；储油罐2.1-2.4的第二个上支管之间通过管路连通，在储油罐2.1-2.4的第二个上支管之间连通的管路上设有真空泵3；储油罐2.1-2.4的第三个上支管为自由开口支管。储油罐2.1-2.4的下支管分别为一个，储油罐2.1-2.4的下支管汇合为回油总管，回油总管与余热热媒锅炉5相通。在各个用油设备之间，导热油通过无缝钢管输送、循环流动。

余热热媒锅炉5分别通过管路与储油罐2.1-2.4、罐式炉4、烟囱6相通，在罐式炉4与余热热媒锅炉5相通的管路上设有波纹管截止阀Ⅶ18，罐式炉4与烟囱6通过旁通烟道连通，在罐式炉4与烟囱6连通的管路上设有波纹管截止阀Ⅵ17。罐式炉4产生的烟气通过余热热媒锅炉5与导热油进行换热，然后通入烟囱6排空，当余热热媒锅5出现故障停产时，打开波纹管截止阀Ⅵ17，关闭波纹管截止阀Ⅶ18，使烟气从旁通烟道流入烟囱6中。

成型车间分别通过两个管路与余热热媒锅炉5和油气分离器7相通，所述两个管路之间通过设有波纹管截止阀Ⅰ12.4的管路连通，在成型车间与油气分离器7相通的管路上设有波纹管截止阀Ⅰ12.1、12.2，在成型车间与余热热媒锅炉5相通的管路上设有波纹管截止阀Ⅰ12.3、12.5。成型车间正常生产时，开启波纹管截止阀Ⅰ12.1、12.2、12.3和12.5，同时关闭波纹管截止阀Ⅰ12.4，当成型车间需停产检修时，开启波纹管截止阀Ⅰ12.4，关闭波纹管截止阀Ⅰ12.2和12.5。

沥青熔化车间分别通过两个管路与余热热媒锅炉5和油气分离器7相通，所述两个管路之间通过设有波纹管截止阀Ⅱ13.4的管路连通，在沥青熔化车间与油气分离器7相通的管路上设有波纹管截止阀Ⅱ13.1、13.2，在沥青熔化车间与余热热媒锅炉5相通的管路上设有波纹管截止阀Ⅱ13.3、13.5。沥青熔化车间正常生产时，开启波纹管截止阀Ⅱ13.1、13.2、13.3和13.5，同时关闭波纹管截止阀Ⅱ13.4，当沥青熔化车间需停产检修时，开启波纹管截止阀Ⅱ13.4，关闭波纹管截止阀Ⅱ13.2和13.5。

油气分离器7的出口分两路：一路与膨胀槽1相通，在该路上设有波纹管截止阀Ⅴ16。另一路通过进油总管分出四个支路，进油总管上设有波纹管截止阀Ⅵ15，四个支路分别与储油罐2.1-2.4连通，在四个支路分别与储油罐2.1-2.4连通的支路上分别设有快切阀Ⅰ8.1、快切阀Ⅱ9.1、快切阀Ⅲ10.1、快切阀Ⅵ11.1。膨胀槽1的出口分两路与进油总管相通，一路直接与进油总管相通，另一路上设有波纹管截止阀Ⅲ14。

正常生产时，导热油在油气分离器7内进行油、气分离后，进入膨胀槽1，此时波纹管截止阀Ⅴ16处于开启状态，波纹管截止阀Ⅵ15处于关闭状态，当膨胀槽1出现故障需检修时，开启波纹管截止阀Ⅵ15，关闭波纹管截止阀Ⅴ16。膨胀槽1中的导热油通过无缝钢管进入储油罐2.1-2.4的进油总管内，中间设有波纹管截止阀Ⅲ14，导热油经储油罐2.1-2.4的出油总管进入余热热媒锅炉5换热，换热后的导热油进入用油部分，经过用油部分使用后的导热油经储油罐7、膨胀槽1进入储油罐2.1-2.4，从而完成整个循环过程。

当导热油循环量需求较小时，采用单罐循环，循环装置在开始操作的初期，储油罐2.1各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅰ8.1和8.2开启，快切阀Ⅰ8.3和8.4关闭；对应储油罐2.2各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅱ9.3和9.4开启，快切阀Ⅱ9.1和9.2关闭；储油罐2.3和2.4不参与循环，各连接快切阀Ⅲ10.1-10.4和快切阀Ⅵ11.1-11.4都处于关闭状态。当真空泵3启动时，由于储油槽2.1内导热油液面上方的空间将形成真空负压状态，而储油槽2.2由于快切阀Ⅱ9.3和9.4开启，则储油槽2.2内的压力是与大气压相等。因此，储油槽2.1的真空负压所形成的吸力将使储油槽2.2内的导热油通过循环管路而被吸入储油槽2.1中。当储油槽2.1内液面升至一定高度而被液位计19.1感应时，其感应信号将命令快切阀8和9改变所处状态，即开启变为关闭，关闭变为开启，此时导热油循环状态不变，只是储油罐中导热油内部流向变为从储油罐2.1流进储油罐2.2。当储油罐2.2内液面升至一定高度而被液位计19.2感应时，再次改变快切阀Ⅰ8.1-8.4、快切阀Ⅱ9.1-9.4所处状态，从而保证循环的可持续性。同样原理，也可利用储油罐2.3和2.4完成单罐导热油循环。

当导热油循环量需求较大时，采用双罐循环，同样依据上述原理，循环装置在开始操作的初期，储油罐2.1各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅰ8.1和8.2开启，快切阀Ⅰ8.3和8.4关闭；储油罐2.2各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅱ9.1和9.2开启，快切阀Ⅱ9.3和9.4关闭；储油罐2.3各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅲ10.3和10.4开启，快切阀Ⅲ10.1和10.2关闭；储油罐2.4各连接快切阀的初始状态是：快切阀Ⅵ11.3和11.4开启，快切阀Ⅵ11.1和11.2关闭。真空泵3启动，当储油槽2.1和2.2内导热油液面升至一定高度而被液位计19.1或19.2感应时，其感应信号将命令快切阀Ⅰ8.1-8.4、快切阀Ⅱ9.1-9.4、快切阀Ⅲ10.1-10.4、快切阀Ⅵ11.1-11.4改变所处状态。当储油罐2.3和2.4内液面升至一定高度而被液位计19.3或19.4感应时，再次改变快切阀Ⅰ8.1-8.4、快切阀Ⅱ9.1-9.4、快切阀Ⅲ10.1-10.4、快切阀Ⅵ11.1-11.4所处状态，从而保证循环的可持续性。

本发明导热油大型化负压短路循环系统的特点在于：

1、采用余热热媒锅炉，利用罐式炉烟气余热加热导热油，从而保证了整个炭素厂能量梯级合理的利用，有效的回收罐式炉烟气余热；

2、储油罐由四路管路连接，利用真空泵把罐内抽成真空状态，即形成“零”压空间，通过快切阀开、关的配合，串联整个碳素厂导热油供应管路，使管路内的压力小于大气压，即形成“负压”循环，从而杜绝了管路喷油现象的发生，保证操作人员的人身安全；

3、通过对各个车间进油和回油总管的短接，保证了导热油循环的连续性，当成型车间或沥青熔化车间需停产检修时，可以打开短路循环，同时关闭进油和回油总管靠近车间的一对波纹管截止阀，无需调节罐式炉烟道闸板阀的开启量，从而使炉内压力平稳，保证煅后焦产品质量稳定。增加油气分离器旁通管路，也是为了达到上述目的而对膨胀槽进行短接。

本发明中，膨胀槽应高于厂区内所有用油设备及管路，储油罐可以为几组罐体相连，但是最少为两组罐组成，从而满足碳素厂大型化的发展要求。

实施例结果表明，本发明导热油大型化负压短路循环系统及方法，属于高效、节能、安全、可靠并经济实用的新型工艺方法，该方法通过采用余热热媒锅炉对导热油进行加热，有效的回收了烟气余热，节约能源，同时采用多罐体负压循环技术，满足了在炭素厂大型化的发展趋势下，导热油安全输送的技术要求，并通过短路循环连接，使煅后焦产品质量稳定。系统主要包括膨胀槽、储油罐、油气分离器、真空泵、余热热媒锅炉、罐式炉等。

Claims

1.一种导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，该系统设有膨胀槽、储油罐、油气分离器、余热热媒锅炉，膨胀槽的入口与油气分离器相通，膨胀槽的出口与储油罐通过进油总管连通，储油罐的回油总管与余热热媒锅炉相通，余热热媒锅炉的出口分别与用油部分的进油管相通，用油部分的回油管与油气分离器相通；

储油罐由四路支管连接，一路连接膨胀槽出油口和储油罐进油口，中间设有快切阀；一路连接储油罐与真空泵，中间设有快切阀；一路连接储油罐和大气，中间设有快切阀；最后一路连接储油罐出油口和余热热媒锅炉进油口，中间同样设有快切阀；罐式炉产生的烟气通过余热热媒锅炉与导热油进行换热，然后通入烟囱排空，设有一路旁通烟道；每个用油部分的进油管和回油管分别设两个波纹管截止阀，同时用无缝钢管对两管路进行短接，中间设置波纹管截止阀；油气分离器有一路旁通油管连接到储油罐进油总管，中间设有波纹管截止阀，膨胀槽通过溢流管直接连接到储油罐进油总管。

2.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，储油罐上连有真空泵。

3.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，还设有罐式炉，余热热媒锅炉与罐式炉相通。

4.根据权利要求3所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，余热热媒锅炉上设有烟囱，罐式炉通过旁通烟道与烟囱连接。

5.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，储油罐数量至少为两个。

6.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，储油罐内导热油至少占储油罐体积的一半。

7.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，储油罐内部设有液位计。

8.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，各个用油部分的进油管、回油管之间设有短路循环。

9.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，油气分离器到膨胀槽设有旁通油管。

10.根据权利要求1所述的导热油大型化负压短路循环系统，其特征在于，储油罐由四路支管连接，且每路支管上设有一个快切阀。

11.一种权利要求1或10所述循环系统的导热油大型化负压短路循环方法，其特征在于，正常生产时，导热油在油气分离器内进行油、气分离后，进入膨胀槽，膨胀槽中的导热油通过无缝钢管进入储油罐的进油总管内，导热油经储油罐的出油总管进入余热热媒锅炉换热，换热后的导热油进入用油部分，经过用油部分使用后的导热油经油气分离器、膨胀槽进入储油罐，从而完成整个循环过程；

储油罐由四路支管连接，一路连接膨胀槽出油口和储油罐进油口，中间设有快切阀；一路连接储油罐与真空泵，中间设有快切阀；一路连接储油罐和大气，中间设有快切阀；最后一路连接储油罐出油口和余热热媒锅炉进油口，中间同样设有快切阀；罐式炉产生的烟气通过余热热媒锅炉与导热油进行换热，然后通入烟囱排空，设有一路旁通烟道，防止余热热媒锅炉出现故障停产；每个用油部分的进油管和回油管分别设两个波纹管截止阀，同时用无缝钢管对两管路进行短接，中间设置波纹管截止阀；油气分离器有一路旁通油管连接到储油罐进油总管，以防止膨胀槽出现故障需检修，中间设有波纹管截止阀，膨胀槽通过溢流管直接连接到储油罐进油总管。