平炉钢是指用平炉炼钢法所炼出来的钢。按炉衬材料的不同,平炉又分酸性和碱性两种,一般平炉都是碱性的,只有特殊情况下才在酸性平炉炼制。平炉炼钢法具有原料范围宽,设备能力大、品种多、质量好等优点。在20世纪50年代前,平炉钢在世界总产量中占优势,平炉钢的主要品种是普碳钢、低合金钢和碳素钢。
有机热载体液相炉通过燃料在炉膛中燃烧放热或电加热使有机热载体从低温被加热到高温,依靠循环油泵将高温有机热载体输送到用热设备中释放热量,降温的有机热载体又流回锅炉再次被加热,循环往复,达到对外供热目的。
对于气相供热有机热载体炉,其工作原理是通过燃料在炉膛中燃烧放热,将有机热载体从低温加热到高温并气化,依靠气液二相比重差,在气体压力作用下,有机热载体蒸汽自动流向用热设备释放热量;放热后有机热载体因为降温冷凝又成液体状态,自动流回锅炉再次被加热,循环往复,达到对外供热目的。
几十年来,有机热载体炉由于具有低压高温、间接加热、安全可靠及节约能源等优势,得到迅速发展。随着有机热载体炉技术的不断发展成熟,目前已形成了较多的炉型及分类。
(一)按有机热载体工作状态分类:气相炉和液相炉;
(二)按供热源分类:燃煤炉、燃油炉、燃气炉、燃水煤浆炉、电加热炉及以生物质为燃料的有机热载体炉等;
(三)按燃烧方式分类:层燃(包括固定炉排、链条炉排、往复炉排)有机热载体炉和室燃炉等;
(四)按有机热载体循环方式分类:气液二相自然循环系统有机热载体炉、油泵注入式液相强制循环系统有机热载体炉、油泵抽吸式液相强制循环系统有机热载体炉;
(五)按有机热载体炉本体结构分类:盘管式、管架式、锅壳式、列管式、水管式有机热载体炉等;
(六)按有机热载体炉整体造型分类:立式和卧式有机热载体炉;
(七)对燃油燃气有机热载体炉可分成顶烧式有机热载体炉、底烧式有机热载体炉、前置燃烧器有机热载体炉;
(八)按照燃烧室与受热面本体分离与否可分成整体式有机热载体炉、分离式有机热载体炉;
(九)按照受热面本体工作压力可分成常压(静压)式有机热载体炉和承压式有机热载体炉;
(十)按照有机热载体炉出厂型式不同可分成整装式和组装式两大类。
目前,市场上供应的有机热载体炉有多种不同型式。一般讲,盘管式炉型油容量较小,系统循环中膨胀油槽体积可以较小,热介质升降温度快,容易调节供热温度,炉膛受热面热强度较均匀,制造成本低。但是炉子工作压力高,且遇上突然停电时会因有机热载体炉富裕热容量小而易超温。选用时应做好应急停电安全保护措施,炉子压力表应选用正确。对于大容量炉子,如果选用立式盘管,虽然占地面积较小,但是安装高度太高,增加安装难度,使用维护不便。另外,盘管式有机热载体炉适宜于燃油、燃气加热方式,对于燃煤加热装置较难匹配,尤其是大容量炉子。
如果选用燃煤有机热载体炉,尤其是较大容量的,一般宜选用管架式炉型,因为管架式炉型容易与燃煤装置相匹配,可以比盘管式降低炉型高度,方便安装与使用维护,燃烧传热效率。管架式炉型油容积也较小,系统循环中膨胀油槽可以较小,升降炉温也较容易。但是炉膛受热面布置不如盘管式炉型容易做到均匀。且受热面各点有机热载体流速不易均匀一致,设计不当的话有可能造成部分受热面管内介质流速过低和炉膛空气动力场死角,影响传热,预埋下安全隐患。
对于频繁停电地区而要求有机热载体炉供热温度较稳定的,可以选用锅壳式有机执裁体炉,因为锅壳式有机热载体炉由于介质容量较大而炉子热容量较大,炉子升降温度慢,运行供热比较稳定。遇上突然停电时一般不会因为炉膛余热而导致炉内油温急剧上升,加上届时还可以采取高位油槽放冷油置换炉内热油而控制炉内油温上升,设备安全经济运行。另外,也不会因为突然停电引起炉子供热油温迅速变化而影响生产工艺加热造成产品质量问题,使生产工艺中在得知突然停电消息时有相当的时间紧急处理调整生产安排,防止生产受影响而造成经济损失。但这种炉型因为锅筒置于炉膛高温区内,一旦绝热板损坏或跌落,锅筒直接受高温辐射,而锅筒底部介质流速却难以达到2m/s以上,极易发生过热鼓包,甚至开裂。锅内有机热载体用量较大,且易超温变质。
选用有机热载体炉时,设备配置的计量仪表。计量仪表是设备运行状况的监测装置,是观察设备系统运行正常与否的眼睛,是有机热载体炉设备安全经济运行和科学记录手段。有机热载体炉进出口管道上配置有压力表和温度表;炉膛及烟气出口处应配置炉膛温度和有机热载体炉排烟温度的测温仪表;有机热载体炉出口供热端应配置介质流量表;高位膨胀油槽应配置液位表和温度表、压力表等。计量仪表配置应符合《有机热载体炉安全技术监察规程》要求。
物体受热后,其体积就要膨胀,有机热载体炉也不例外。如1m长的管子从20℃被加热到200℃过程中,伸长约1.9mm;当被加热到500℃时,伸长约6.6mm,可见有机热载体炉受热元件的膨胀量之大。如果这些受热元件得不到膨胀补偿,则温度每升高1℃,就会产生2.46MPa的热应力,引起受热元件的损坏,甚至酿成锅炉事故。为了受热元件的自由膨胀,应从以下2个方面加以考虑:
1.从有机热载体炉部件本身的结构考虑由于管子上的弯头、管板上的呼吸距离、管板与简体连接的管板扳边、带有膨胀节或波纹管等结构易于自由膨胀,在部件结构设计时应予考虑。
2.从有机热载体炉整体结构上考虑
在结构设计中除考虑部件能自由膨胀外,还要考虑包括与外围管网、附属装置、地基连接上有机热载体炉整体的膨胀。
铸铁属于脆性材料,不能用于受压元件。有色金属与有机热载体接触时,有色金属中的分子会自行向有机热载体中扩散,加速有机热载体的老化变质,从而缩短有机热载体的使用寿命,造成受热面的过热,影响有机热载体炉的运行。此外,联苯对有色金属有腐蚀作用。所以,有机热载体炉的受压元件及管道附件不宜采用铸铁或有色金属制造。
有机热载体在管内流动时会形成一个边界层。边界层的厚度直接影响边界层的介质的温度。边界层越厚,边界层温度越高,越易引起边界层超温,造成管壁过热和有机热载体的过早老化、失效。为防止有机热载体过热分解与积碳,避免有机热载体炉受热面管壁超温,受热面管中的有机热载体具有一定的流速。由于不同的受热面,其热负荷强度不同,故对有机热载体在管内的流速要求也不一样。一般情况下,辐射受热面管内流速应不低于2m/s,对流受热面管内流速应不低于1.5m/s。
卧式外燃锅壳式有机热载体炉曾由于锅筒底部直接受辐射,且锅筒内有机热载体流速过低等原因而发生锅筒底部过热、鼓包事故。因此,对这类炉型的锅筒采取可靠的绝热措施,以防止锅筒过热和有机热载体的老化。
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