工程导热油热力系统设计与优化分析

工程导热油热力系统设计与优化分析

郭伟娜

连云港沃利工程技术有限公司上海分公司 ， 上海 200000

摘要：为了保障工程导热油的热力系统的设计与运行可以达到预期施工规划要求，也能有效控制成本消耗，工作人员要在整合以往工作经验的基础上，对内部系统进行对比与优化。本文选用了三种导热油进行研究，并根据沥青热力工艺设计条件，深入探讨了实际系统设计及优化内容。

关键词：工程；导热油；热力系统；优化

了解当前国内外某沥青库EPC工程设计情况可知，其第一次运用了导热油作为管道和储罐的伴热和维温。根据预期提出的施工设计要求分析，整体加热系统必须要选用规定的导热油型号进行操作，而实际运行期间所选导热油却是另一种型号，这种转变不仅没有影响整体运行效率，相反还有效降低了工程系统采购导热油的费用支出。因此，本文根据这一变化对替换导热油型号的热力系统设计及其优化进行研究，并为实践工程运行提供有效依据。

1.系统设计

1.1参数及组成

从本质上讲，运用导热油进行加热的锅炉通常会运用三种燃料，且按照这一原则划分可以分成三种设备：第一，燃煤锅炉；第二，燃油（气）锅炉；第三，电加热锅炉^[1]。

本文研究所选导热油密度在25°C下为1056kg/m²，黏度在5°C下是5mPa·s；而在设计条件下，参数密度在255°C下为854kg/m³，黏度同样在这一温度下达到了0.27mPa·s。同时，导热油设计时的出炉温度达到了270°C，进炉温度达到了210°C。另外，这一操作压力时1.0MPa，且沥青维温语伴热三个部分所需总提热负荷达到了2.7MW。

1.2具体设计

在实践设计分析中，本文所选导热油的加热系统主要分为四方面：第一，炉区；第二，储油罐膨胀罐区域；第三，导热油分配撬块；第四，燃料供给区域。

2.优化分析

2.1特点

由于导热油具有极强的热稳定性和传热效果，且在应用期间具有节能和便捷操作等优势，属于一种优质且安全的供热介质，通常来讲主要分成两种类型，一种为合成型导热油，另一种为矿物型导热油。

2.2原则

在实践优选中要符合以下原则：第一，与工艺设计对热负荷的供热要求相符；第二，与企业技术标准一致；第三，在对比分析物性参数时，要整合考虑其在液相状态的的各项性能，如燃点、闪点以及沸点等，同时要保障黏度和凝固点都控制在最低点，且要提高导热系数和比热容等；第四，要研究设计操作条件对不同类型导热油所构成的影响。

2.3对比分析

结合上文概述内容分析可知，符合要求的导热油类型有三种，分别为：第一，DOWTHERM A合成型；第二，THERMINOL 55合成型；第三，HT5矿物型。具体性能对比结果如下表1所示：

表1 性能数据对比分析

第一，结合上表提供数值对比分析，可以得到以下几项信息：首先在对比沸点的基础上，要想达到预期设计提出的出炉温度，要选择HT5矿物型；其次研究燃点和着火点，HT5矿物型更加安全和有效；再次对比分析热值变化，HT5矿物型相比其他两种类型数值变化更高；然后从毒性角度思考，HT5矿物型没有毒性，因此在设计优化中不会威胁周边环境和居民的安全；最后根据下表2研究由气相挥发所引起的损耗，可以发现合成型的数值更高，这证明其在可控压力和温度中部分导热油会从液相转变为气相，实际损耗非常大。而矿物型的初始馏点为367°C，且使用状态是液相，所以在300°C以内的条件下应用具有极强的稳定性，所产生的损耗极低。由此可知，虽然其他两种类型也符合设计要求，但从整体发展角度考虑可以将HT5矿物型看作设计的首选。这一类型的导热油不仅能从基础上控制工程成本支出，而且可以进一步提升整体热力系统的运行效率。尤其是对现如今日益革新的市场环境而言，优先选用成本低、效率高且性能强的导热油才能更符合城市建设发展提出的可持续发展理念。

第二，价格。根据当前市场中HT5矿物型导热油的价格变化分析可知，其一直控制在每吨1.5到2万元之间，而THERMINOL 55合成型的价格为每吨3万元，DOWTHERM A合成型更高为每吨4.5万元。

第三，在正常工作状态下，合成型导热油会在达到规定应用寿命后实现再生，且回收率可以达到60% 到80%，而矿物型导热油在达到规定应用寿命以后需要及时替换，且在替换之前需要对管道内部进行清理。由此可知，从这一角度考虑，合成型导热油才是设计优化的首选。

从理论角度分析可知，导热油的应用时间可以达到10年以上，但研究实践案例可知最多只能达到一半，而要是严格按照规定方法科学操作也可以适当的增加应用寿命。在设计优化时，从整体系统运行效益和使用周期角度分析，在导热油规定的应用时间内，替换清洗管道内部费用若是可以得到业主的支持，可以将矿物型导热油看作最终选择^[2]。

需要注意的是，在实践运行期间，持续延长导热油应用寿命也是可行的。整合以往设计优化经验分析，常见工作有：首先，项目设计方可以在明确规范操作步骤后，将其记录到原理文件中^[3]；其次，在采购期间要加强导热油的质量管理力度，并严格按照有机热载体提出的标准要求，对这类材料进行合理分类与标记，而后提出相关的试验方法和检测标准，且要做好运输、包装等环节的质量监管工作^[4.5]；最后，不管选用哪种类型的导热油，最重要的是不混合利用。但如是条件不允许，也要根据导热油炉稳定性判断实验得出的数据信息进行研究，在符合预期要求的基础上才能继续应用^[6]。

结语

综上所述，结合上文对比分析可知，对工程导热油热力系统而言，在设计优化期间不管选用哪种类型的导热油，最重要的是严格按照规定程序和管理内容进行操作，只有这样才能有效避免在系统运行期间出现不必要的问题。

参考文献

[1] 李松, 秦琴, 王大鹏. 沥青库EPC工程导热油热力系统设计与优选[J]. 油气田地面工程, 2016(12):27-30,共4页.

[2] 李松, 秦琴, 王大鹏. 沥青库EPC工程导热油热力系统设计与优选[J]. 油气田地面工程, 2016, 035(012):27-30.

[3] 钱作勤, 贾小俊, 周祥军. 滚装船冷却水系统的优化设计与热力性能研究[J]. 中国造船, 2005, 046(002):43-50.

[4] 尹晓冬. 集中供热系统的节能分析和优化设计[J]. 工程技术:文摘版:00291-00291.

[5] 刘衍钊,高彩霞. 导热油系统控制方案优化设计[J]. 自动化仪表, 2020, v.41;No.470(10):96-100.

[6] 朱学军. 发电厂技改工程热机专业的优化设计及关键技术分析[J]. 绿色环保建材, 2020, No.155(01):109-109.