有机热载体炉的危险分析及对策
                                                                 转载
 
   有机热载体加热炉是以煤、油、气体、电为燃料，以导热油为介质，利用循环油泵，强制导热油进行液相循环，将热能输送给用热设备后，再返回加热炉重新加热。
  有机热载体炉具有低压（常压下或较低压力）、高温(300℃左右)、 安全、高效、节能的特点，可以精密地控制工作温度，无需水处理设备，系统中热的利用率高，运行和维修方便，便于锅炉房布置。现已越来越多地应用于石油化工、纺织印染、轻工、建材等工业领域。
  由于设计、制造、使用中的问题，以及管理水平较低，曾发生一些危及安全的事故。
  固定式有机热载体炉可分为气相炉和液相炉。气相炉的压力是因有机热载体汽化而形成的，因此气相炉是承压的；液相炉及系统中的压力是循环泵的压头形成的，液相炉本身并不承受压。
  有机热载体炉仍属于受监察设备，这种设备的危险性在于爆炸和泄漏引起火灾事故。例如1999年8月10日某化工厂正在升温运行的一台有机热载体炉突然发生爆炸，锅壳与下脚圈和冲天管连接焊缝全部开裂，造成一人死亡，原因是质量不合格，结构不合理，锅壳最高处无排气阀，密封性不好等。
  又如1999年7月某化工企业一台型号为DSSZL3。5-1。0/320-W有机热载体气相炉发生爆管，引起火灾，造成经济损失30万元，原因为设计液位低，安装时应该保温的管子没有保温，两个原因造成水平对流管干烧爆管。
  有机热载体炉危险因素分析 
 质量问题
   近几年来，随着我国经济的发展，有机热载体炉的使用越来起广泛，数量越来越多，生产厂家迅速发展，而且也很混乱。
  据调查，全国生产有机热载体炉厂近70家：这些厂家有的是无锅炉制造许可证，有的无压力容器制造许可证，有的既无锅炉制造许可证也无压力容器制造许可证，而后者竟占40%。由于大多数厂家不具有的生产资格，因此会引发有机热载体炉质量的问题，如焊接质量不合格、结构不合理、强度不足、安全附件存在问题等，从而产生了一些不必要的事故
  有机热载体变质 
  有机热载体热稳定性和氧化安定性是评价导热油的两个重要指标，使用过程中会发生氧化反应和热裂解反应。
  液相强制循环热载体炉最容易发生热载体过早变质问题，甚至仅使用一两年就变质老化，不仅造成重大经济损失，还会导致锅炉受热面过热、爆管，进而引起火灾。
  造成导热油变质的原因如下：（1）局部过热发生热裂解。导热油超过其规定的最高使用温度便会局部过热，产生热分解和缩聚，析出碳，闪点下降，颜色变深，粘度增大，残碳含量升高，传热效率下降，结焦老化。
  （2）氧化。导热油与空气中的氧气接触发生氧化反应，生成有机酸并缩聚成胶泥，使粘度增加，不仅降低介质的使用寿命，而且造成系统酸性腐蚀，影响安全运行。导热油的氧化速度与温度有关，在70℃以下，氧化不明显，超过100℃时，随着温度的升高，导热油氧化速度加快，并迅速失效。
  
导热油使用多年后，由于受热分解、碳聚合形成炉管结焦，使管内径缩小而造成导热油流量降低，循环泵克服的阻力增大，严重时会导致堵塞炉管；另一方面生成的大分子缩合物使导热油的粘度增高，炉管结焦，热阻增大会导致炉管寿命降低。
   循环泵的不配套 
  导热油系统采用的循环泵小，导致导热油的流速出降低，影响传热。
  再者，循环泵的磨损造成理论的泵输送量的降低，也减少了导热油的循环速度。
法兰连接、焊接质量、密封存在问题
   有机热载体炉元件之间应尽量采用焊接连接，以防止渗漏。一些产品仍然采用法兰连接。一些生产厂家对炉管的主焊缝仍采用手工电弧焊，难以保证焊接质量，而且焊缝外观形状、几何尺寸也较差，而且易发生泄漏事故。
  如果必须采用法兰连接，法兰连接处是泄漏的主要薄弱环节，密封不当会引起火灾、中毒事故。
超压
   在启动过程中，随着有机热载体的加热，溶解在其中的其他气体或水分逐渐分离出来，可能造成超压和爆沸事故。加入导热油中水分大量蒸发而造成油路气塞、循环不畅，引起爆沸事故。
  对于气体炉，联苯中如含有水分，在启动加热升压时，水分迅速汽化，炉内的压力急剧上升而导致无法控制的程度，引起爆炸事故，我国曾发生过多起此类事故。
  安全附件缺无、不齐、失灵
  据以调查，有的有机热载体炉没有按规定安装安全阀、液面计、自动保护装置，或已经按规定安装安全附件，但没有定期检验和检查，处于失灵状态，由此也曾酿成过爆炸和泄漏火灾事故。
  
  有机热载体炉安全控制措施
  确保有机热载体炉产品质量
1。 生产厂家必须具有制造许可证
  有机热载体炉生产厂家必须具有制造许可证，使用厂家也必须购买具有生产资质的厂家生产的产品。
2。有机热载体炉的强度计算和结构设计方面 
  所有的气相炉都是承压的，而液相炉则分为承压注入式和不承压抽吸式两种。
  有机热载体炉的元件不论承压与否，均应按现行锅炉强度计算标准进行计算，其设计压力为工作压力加0。3 MPa，且不小于0。59MPa。除设计压力外，其计算公式、参量的选取、系数的确定都按《水管锅炉受压元件强度计算》和《锅壳壳式锅炉受压元件强度计算》相应标准进行。
  
结构设计、产品焊缝机械性能试验必须满足《有机热载体炉安全技术监察规程》要求。
3．压力试验 
  有机热载体炉在制造单位组装后以及在使用单位安装、修理后均进行压力试验。
压力试验分为水压试验、液压试验和气密性试验。无论是气体炉还是液体炉，在制造单位均要进行水压试验，在使用单位只能进行液压试验，不宜进行水压试验。
  对于气体炉，在制造单位和使用单位还要进行气密性试验，检查非焊接连接部位的密封情况。气密试验方法和要求参照压力容器的有关规定进行。对于液体炉，均不要求进行气密性试验。
  气密性试验的试验压力取气体炉的工作压力；水压试验压力取有机热载体炉工作压力的1。
  5倍。
4．严格控制焊接质量
  由于有机热载体易渗漏、易燃烧，对有机热载体炉焊接要求比以水为介质锅炉要求高，应严格控制焊接质量，焊接要求和无损探伤必须满足《有机热载体炉安全技术监察规程》的要求。
5．安全装置要齐全、灵敏、可靠
  安全阀、液面计、压力表、温度计、排污装置、膨胀器、自动保护装置等的选取、安装、检验、维护必须满足《有机热载体炉安全技术监察规程》的有关规定。
  
避免导热油变质的措施 
1．保证导热油质量 
  对有机热载体的性能指标严格控制，主要有粘度、闪点、残碳、酸值。
2．控制导热油的流速 
导热油在热油炉中的流动应为稳定状态，并具有一定的流速。流速越慢，边界层越厚，该处介质温度与主流温度之差越大，就会造成管壁超温，加速导热油变质、失效。
  主要措施为循环油泵的流量与杨程应保证导热油在热油炉中必要的流速。热油炉运行中，循环油泵不允许停止，泵的应定期维护保养。 
3．控制导热油的温度 
  应保证热油炉出口处导热油的温度不得超过最高使用温度，热油炉的最高膜温应小于允许油膜温度，膜温与导热油主流体温度应始终存在一个温度差（一般20～30℃左右）。
  为防止膜温过高，避免导热油分解、聚合、结焦及老化，主要措施有：(1)开始点火升温时，因油温低，粘度大，油膜较厚，必须严格控制升温速度，一般应在40—50℃／h以下，火焰应均匀，避免局部热负荷集中；(2)在热负荷降低或暂时停用时应打开旁路回油调节阀，调节系统流量，使热油炉管内的导热油具有足够的流量和流速；(3) 任何情况下均不允许超负荷运行。
  (4)正常停炉时，循环泵要继续运转一段时间，打开旁路，以使导热油继续流动，停止送风、引风，待油温降至100℃以下时，循环油泵方可停转。(5)有机热载体炉应定期清灰。(6)定期检查、检验、维护热油炉监测仪表，使其灵敏、准确、可靠。 
4．避免导热油氧化 
  通常设置高位膨胀槽，用以隔绝高温热载体直接与空气接触。
  高位槽可充氮保护，无充氮保护的，应保持一定液位，并装有最低液位报警器。 
5．在循环泵人口处应装过滤器 
  在循环泵人口处应装过滤器，滤芯材料应能滤去悬浮状态的聚合物。过滤器应便于拆卸、更换。
6．停电保护
突然停电时，必须采取有效的安全防护措施，避免导热油超温、受热面金属发生过热，主要措施有：(1)打开所有炉门，迅速将炉膛内的燃料取出，使大量冷风进入炉膛，迅速降低炉温。
  同时迅速关闭出油总阀，打开放油阀门，将高温油缓慢放人储油槽，并让膨胀油槽中的冷油慢慢流入锅炉，及时带走热量；(2)配置备用电源或汽油机带动的备用油泵，一旦停电立即起动， 
7．定期化验 
  应定期测定和分析导热油理化指标，及时掌握油的品质变化情况，分析变化原因。
  有机热载体在使用过程中每项性能指标值超过一定范围，必须更新或再生，否则不能再继续使用。
8．补充新油 
  定期适当补充新导热油可以使系统中的残油量基本保持稳定。补充的导热油应为同一厂家生产的同一牌号产品，不同的有机热载体不宜混合使用。在热态运转的系统内，不能直接加入未经脱水的冷介质。
  加入锅炉中的导热油必须预先煮过以排除水分。
9．定期清洗 
对导热油系统进行彻底清洗，清除管壁内的积碳，以降低炉管阻力。 
运行管理控制 
1。用单位应根据《有机热载体炉安全技术监察规程》的要求制定运行操作规程，并严格执行。操作人员必须经培训合格，持证上岗。
  
2．确保法兰连接密封性能好
  为了保证法兰连接处的严密性，应采用槽式法兰或平焊钢法兰，而且公称压力不低于1。6MPa。如果有机热载体使用温度超过300℃时，应选用公称压力高一档的法兰。所有非焊接连接部件的密封填料不准采用石棉制品，推荐采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片。
   
3。有机热载体炉启动中气体应反复排放 
有机热载体炉在启动中要反复打开排气阀，用来清除炉中的空气、水与有机热载体混合蒸汽。
4．定期检验
  有机热载体炉应根据规定进行检验，对检验中发现的问题及时处理。
 劳 动 部 文 件
劳部发[1993]356号
关于颁发《有机热载体炉安全技术监察规程》的通知
各省、自治区、直辖市劳动（劳动人事）厅（局）：
　　近几年来，有机热载体炉在我国使用的范围越来越广，数量不断增多，因泄漏引起的火灾事故多有发生。
  根据《锅炉压力容器安全监察暂行条例》的规定，为了保证有机热载体炉安全运行，在调研和广泛征求意见的基础上，制定了《有机热载体炉安全技术监察规程》，现颁发实施。
　　各有关设计、制造、使用等单位应认真学习并贯彻执行本规程。各级劳动部门应负责监督规程的实施。
  在执行过程中遇有问题请及时告我部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　劳动部
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一九九三年十一月二十八日
有机热载体炉安全技术监察规程
第一章 总则
　　第1条 为了提高有机热载体炉设计、制造、使用等方面安全技术管理水平，保证有机热载体炉安全运行，根据《锅炉压力容器安全监督暂行条例》的要求，制定本规程。
  
　　第2条 本规程适用于固定式的有机热载体气相炉（以下简称气相炉）和有机热载体液相炉（下以简称液相炉）。
本规程也适用于以电加热的有机热载体炉，但电器加热部分除外。
　　第3条 本规程规定了有机热载体炉的特殊要求。有机热载体炉的设计、制造、安装、使用、检验、修理、改造等环节应符合《锅炉压力容器安全监察暂行条例》和本规程的规定。
  此外，气相炉还应符合《蒸汽锅炉安全技术监察规程》有关要求：液相炉还应符合《热水锅炉安全技术监察规程》有关要求。 
各级劳动行政主管部门负责监督本规程的执行。
　　第4条 生产有机热载体炉的单位，须持有有机热载体炉专用制造许可证。
第二章 结构与技术要求
　　第5条 有机热载体炉的强度应按照《水管锅炉受压元件强度计算》标准、《锅壳式锅炉受压元件强度计算》标准进行计算，其设计计算压力应为工作压力加0。
  3MPa，且不低于0。59MPa。
　　第6条 受压元件焊接与探伤应符合下列要求：
　　1。管子与锅筒、集箱、管道应采用焊接连接。
　　2。锅筒简体的纵缝、环缝和封头拼接缝必须采用埋弧自动焊，当受工装限制时锅筒最后一道环缝的内侧允许采用手工电弧焊。
  
　　3。有机热载体炉的受热面管的对焊缝应采用气体保护焊。
　　4。锅筒的纵环焊缝、封头的拼接缝应进行100％的射线探伤或100％超声波探伤加至少25％的射线探伤；受热面管的对接焊缝应进行射线探伤抽查，其数量为：辐射段不低于接头数的10％，对流段不低于5％。
  抽查不合格时，应以双倍数量进行复查。
　　5。批量生产的气相炉的锅筒每10台做一块（不足10台也做一块）纵缝焊接检查试板；液相炉的锅筒及管子、管道对接接头可免做焊接检查试板。
　　有机热载体炉的焊接工艺评定应按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的规定执行。
  
　　第7条 受压元件必须采用法兰连接时，应采用公称压力（PN）不小于1．6MPa的榫槽式法兰或平焊钢法兰，其垫片应采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀石墨复合垫片。
　　第8条 有机热载体炉的受压元件以及管道附件不得采用铸铁或有色金属制造。 
　　第9条 为了防止液相炉中有机热载体过热分解与积碳，必须保证受热面管中的有机热载体的流速，辐射受热面不低于2m／s，对流受热面不低于1。
  5m／s。对于卧式外燃液相炉的锅管，应采取可靠措施，以防止锅筒过热和有机热载体过早老化。
　　第10条 带锅筒的气相炉宜采用水管式锅炉结构，其下降管截面之和与上升管截面之和的比值、引出管截面之和与上升管截面之和的比值均不应低于40％，否则应进行流体动力计算。
  
　　第11条 有机热载体的供货单位应提供有机热载体可靠的物理数据和化学性能资料，如最高使用温度、粘度、闪点、残碳、酸值等。 
　　第12条 有机热载体炉设计和运行时,有机热载体炉出口处有机热载体的温度不得超过有机热载体最高使用温度。
　　第13条 有机热载体炉及回流管线结构应保证有机热载体自由流动以及有利于有机热载体从锅炉中排出。
  
　　第14条 在锅筒和管网最低处应装设排污装置，排污管应接到安全地点。
　　第15条 整装出厂的有机热载体炉，在制造厂应按1。5倍工作压力进行水压试验。对于气相炉还应按工作压力或系统循环压力进行气密性试验，以检查有机热载体炉非焊接部位如法兰连接处、人孔、手孔、检查孔等部位密封情况。
  
水压试验后应将水分排净，气密试验以氮气为宜。
第三章 安全附件与仪表
　　第16条 安全阀应符合下列要求： 
　　1。每台气相炉至少应安装两只不带手柄的全启式弹簧式安全阀。安全阀与简体连接的短管上应串连一只爆破片。
无论是采用注入式或抽吸式强制循环的液相炉，液相炉本体上可不装安全阀。
  
　　2。气相炉安全阀和爆破片爆破时的排放能力，应不小于气相炉额定蒸发量。
　　3．气相炉安全阀开启时排出的有机热载体汽化物应通过导管进入用水冷却的面式冷凝器，再接入单独的有机热载体储存罐，以便脱水净化。
　　冷凝器的背压应不超过0。03MPa。
  
　　4。安全阀至少每年一次从气相炉上拆下进行检验，检验定压后应进行铅封。检验结果应存入有机热载体炉技术档案。 
　　5。爆破片与锅筒或集箱连接的短管上应安装一只截止阀，在气相炉运行时截止阀必须处于全开位置。
　　第17条 压力表应符合下列要求：
　　1。
  气相炉的锅筒和出口集箱、液相炉进出口管道上应装压力表。
　　2。压力表至少每年校验一次，校验后应进行铅封。
　　3。压力表与锅筒、集箱、管道采用存液弯管连接，存液弯管存液上方应装截止阀或针形阀。
　　第18条 液面计应符合下列要求：
　　1。
  气相炉的锅筒上应安装两只彼此独立的液面计；液相炉的膨胀器应安装一只液面计。 
　　2。有机热载体炉上不允许采用玻璃管式液面计，应采用板式液面计。 
　　3。液面计的放液管必须接到储存罐上，放液管上应装有放液旋塞。有机热载体炉运行时对；放液旋塞必须处于关闭状态。
  
　　第19条 有机热载体炉出口的气相或液相有机热载体输送管道上，在截止阀前靠近有机热载体炉的地方应安装温度显示和记录仪表；有机热载体炉热功率不超过2。8MW时可只装温度显示仪表。在液相炉回路的入口处应装温度显示仪表。
　　第20条 自动控制和自动保护装置应符合下列要求：
　　1。
  液相炉有机热载体的出口处，应装有超温报警和差压报警装置，气相炉有机热载体的出口处应装有超压报警装置。 
　　2。采用液体或气体燃料的有机热载体炉，应有下列装置：
　　（1）根据有机热载体炉出口有机热载体温度和蒸发量变化而自动调节燃烧器燃烧负荷的装置。
  
　　（2）热功率≥2。8MW时，必须装有点火程序控制装置。
　　（3）炉膛熄火保护装置。
　　3。有机热载体炉应装有自动调节保护装置，并在下列情况时应能自动停炉：
　　（1）液位下降到低于极限位置时；
　　（2）有机热载体炉出口热载体温度超过允许值时；
　　（3）有机热载体炉出口热载体压力超过允许值时；
　　（4）循环泵停止运转时。
  
第四章辅助装置和阀门
　　第21条 膨胀器应符合下列要求：
　　1。液相炉和管网系统应装有接收受热膨胀有机热载体的膨胀器。膨胀器可以是封闭式的或是敞口式的。
　　2。膨胀器的调节容积应不小于液相炉和管网系统中有机热载体在工作温度下因受热膨胀而增加的容积的1。
  3倍。
　　3。封闭式的膨胀器上应装压力表和安全泄放装置。泄放物应通过泄放管导人储存罐。
膨胀器上应装有溢流管，溢流管应接到储存罐上。溢流管的直径与膨胀管直径一样，且溢流管上不准安装阀门。
　　4。膨胀器一般不得安装在有机热热载体炉的正上方，以防因膨胀而喷出的有相载体引起火灾。
  膨胀器的底部与有机热载体炉顶部的垂直距离应不小于1。5m。
　　5。锅炉管网系统与膨胀器连接的膨胀管符合下列要求：
　　（1）膨胀管需要转弯时，其弯曲角度不宜小于120o；
　　（2）膨胀管上不得安装阀门，且不得有缩颈部分；
　　（3）膨胀管的直径应不小于下列数值：
额定热功率(MW):0。
   1。222。433。6　　公称直径DN（mm）: 32 40 50 70 80 100 150
　　6。膨胀器和膨胀管不得采取保温措施，膨胀器内的有机热载体的温度不应超过70℃。
　　第22条 有机热载体储存罐应尽可能放在加热系统最低位置，以便放净锅炉中的有机热载体，储存罐与有机热载体炉之间应用隔墙隔开。
  储存罐应符合下列要求： 
　　1。储存罐的容积应不小于有机热载体炉中有机热载体总量的1。2倍。
　　2。储存罐应装一只液面计，储存罐上部应装有排气管，排气管应接到安全地点，其直径应比膨胀管（按本规程第21条规定的系列）大一档次。
　　第23条 有机热载体炉的热载体进出口管道上均应安装截止阀，当泵与锅炉之间距离不超过5m时，在锅炉进口处可不装截止阀。
  阀门连接处应选用不泄漏型的密封材料，不准采用石棉制品。
　　第24条 有机热载体炉及管网最高处应有必要数量的排气阀，以便有机热载体炉在运行中定期排放形成的气体产物。排气阀应符合下列要求： 
　　1。排汽阀的开关位置应便于操作。
　　2。
  排气阀的排气管应与固定容器相连，液相炉的排气管可直接与大气相通。固定容器、排气管口与明火热源的距离应不小于5m。
　　第25条 单机运行的气相炉，每台炉一般应安装两台供给泵，一台为工作泵，一台为备用泵。对于冷凝液可以自动回流的气相炉，可不装供给泵。
  
　　液相炉的循环系统至少安装两台电动循环泵，一台为工作泵，一台为备用泵。循环泵的流量与扬程的选取应保证有机热载体在有机热载体炉中必要的流速。 
　　停电频繁的地区、锅炉房内应有备用电源或采取其他措施，以保证泵的正常运转。 
　　在循环泵的入口处应装过滤器，且应定期清理过滤器。
  
第五章 使用管理
　　第26条 有机热载体炉的操作人员,应经过有机热载体炉方面知识的培训，并经当地锅炉安全监察机构考核发证。
　　第27条 有机热载体炉使用单位，必须制订有机热载体炉使用操作规程。操作规程应包括有机热载体炉启动，运行、停炉、紧急停炉等操作方法和应注意事项。
  操作人员必须按操作规程进行操作。
　　第28条 有机热载体炉范围内的管道应采取保温措施，但法兰连接处不宜采用包覆措施。 
　　第29条 有机热载体炉在点火升压过程中，应多次打开锅炉上的排气阀，以排净空气、水及有机热载体混合蒸汽。对于气相炉，当有机热载体的温度与压力符合对应关系后，应停止排，进入正常运行。
   
　　第30条 有机热载体必须经过脱水后方可使用。不同的有机热载体不宜混合使用。需要混合使用时，混用前应由有机热载体生产单位提供混用条件和要求。
　　第31条 使用中的有机热载体每年应对其残碳、酸值、粘度、闪点进行分析，当有两项分析不合格或热载体分解成分的含量超过10％时，应更换热载体或对热载体进行再生。
  
　　第32条 有机热载体炉受热面定期进行检查和清洗，应将检查和清洗情况存入锅炉技术档案。
　　第33条 有机热载体炉安装或重大修理后，在投入运行前应由使用单位和安装或修理单位进行1。5倍工作压力的液压试验；对于气相炉应按第15条进行气密性试验。
  合格后才能投入运行。液压试验和气密试验时，当地锅炉安全监察机构应派人参加。
　　第34条 锅炉房应有有效的防火和灭火措施。
第六章 附则
　　第35条 有机热载体炉有关规则、规定低于本规程要求的，应以本规程为准。
　　第36条 本规程由劳动部负责解释。
  
　　第37条 本规程自一九九四年五月一日开始实施。 
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