第一章  绪      论

第一节  载热体和载热体加热系统

一、载热体

    载热体加温到200--300摄氏度后，被作为传热介质，广泛应用于树脂制造、纤维制造及其他的化学工业。
    众所周知，美国道氏化学公司（Dow Chemical Company）的Dowtherm A，德国拜尔公司的Diphyl，日本综研化学公司的 SK-OIL 及新日铁的 Therm S 等系列产品，是当前世界载热体的主要产品。
    载热体的化学组分多为联笨和二笨醚的混合物、烷基联笨系、烷基萘系、二苄基甲苯系、氢化三联苯、有机硅类、氟素类等有机化合物，这些化合物各具特点。
    二苄基甲苯系载热体在耐热性、闪点、低温特性等方面具有一定优点。氟类化合物系非常危险品，安全性好。有机载热体的耐热温度一般是管壁温度350之390摄氏度，其中的Dowtherm A 和 Neo SK-OH 1400 载热体则有更好的耐热性。另外，从价格及高沸点考虑，石蜡系载热体也、也可使用，但其耐热性能较差。
    从安全角度出发，尽管上述载热体为低毒性化合物，但仍应避免用于与食品有关的领域。载热体虽有一定而耐热性，但因其可燃，在消防法（日）上仍列为危险品，故对贮存量、保管仓库有一定限制。经使用劣化后的载热体在废弃时，为防止环境污染，也必须进过必要的处理。
    载热体在封闭的系统内循环使用，因此不存在减量损失，但随着使用时间延长会出现热劣化和酸化变质。其发生的时间根据使用温度和载热体的种类不同，一般是数年 到十几年。有机类载热体劣化后经再生处理还可重复使用，而石蜡类则不能再生。
    在选择载热体时，应根据以下各点结合使用目地加以考虑。
    用于液相循环系列：1、耐热性好；2、高闪点。高燃点；3、低粘度（特别是低温时）；4、异味小；5、沸点高；6、热容量大。
    用于气相循环系统：除了上述的1之2点外，在系统运行温度下蒸汽压力为--3kg/cm² 或抵押时，具有较大的蒸发最大的蒸发潜能。
    当使用温度为350之600℃的高温时，可选择熔盐为载热体（商品名 Neo SK-SALT 又可简称HTS 或 Niter），一般由下列化合物混合组成：
                亚硝酸钠（NaNo₂）40wt%
                硝酸钾（KNO₃）   53wt%
                硝酸钠（NaNO₃）  7wt%
    溶盐类载热体耐热稳定性能好，其传热系数是其他有机载热体的两倍，而且温度在600℃以下时，几乎不产生蒸汽，但它易和接触的有机化合物发生剧烈的反应，且其熔点高达142℃，对系统管道得设计时要考虑安装加热伴管，设备费用比较高。
    有关在热体得详细内容，参见第三章。载热体得物理特征性详见附录和有关得产品说明。

二、载热体加热系统

    载热体加热系统根据不同的使用目的，有各种类型的设计。按载热体的使用状态，大致可分为液相循环系统和气相循环系统。
    目前中小型得载热体加热炉以整装型为主流，根据使用目的，还有电热式、炉筒烟管型，立式圆筒型和箱型。
    整装型载热体加热炉得使用范围较广，现在以1200万kcal/h能量为标准设计，加热炉本体是由辐射部和对流部一体化构成的立式筒状。在工厂设计制造完成后，成品运住使用现场。因此现场的安装作业较简单，将此炉和立式圆筒型、箱型加热炉相比，设备费科大量压缩，而且几乎各种燃料都可使用。根据大气污染防治法对NOx的规定，锅炉内装配特制的低NOx燃烧器，可充分燃烧含氮成分高的重油，减少大污染。从提高载热体性能和传热原理考虑，它比其他型加热炉具有火炉负荷大、热效率高、小型化、节省安装占地面积等特点。
    电热式加热炉在10～3000kW的范围使用，他有操作控制方便、精度高、无污染得优点，但它耗电量大，运行费用高，在日本国内只有研究所中间试验装置及对温度控制有严格要求的领域，才使用此种小型加热炉。
    立式圆筒型加热炉为500万kcal/h以上的大型炉，若用多种燃料混烧时，其燃烧器的类型和排列形式可自由设计，调节比TDR值也可设定得大些，而且排气中余热可循环用于燃烧空气的预热，热效率可达到90%。
    箱型加热炉也是500kcal/h以上的大型加热炉，它具有和立式圆筒型加热炉同样的特点，而且可适用沥青、废油等灰分较多得重质燃料。
    现在，如对使用端没有特殊要求，一般采用液相循环系统。在此系统中载热体处于液态循环加热。加热炉有前面介绍的几种，整个系统有载热体加热炉、循环泵和膨胀槽等结构，设备费用便宜，安装和操作运行简便。以加热炉出口和入口保持25～35℃得温度差来控制系统的循环量，如果装配有分支回路系统，则不同温度得载热体可供应各自得使用端并且可和冷却系统组合运行。
    其相循环系统就是载热体处于气态供热的系统，炉筒烟管型加热炉属此。由于利用蒸汽的潜热加热，整个流程能以均一温度加热。与液相循环系统比较，设备费用较高，如整个系统设计有缺欠，易带来操作运行困难。最近，取代炉筒烟管型炉，出现了热效率高，载热体使用量少，由前述各种类型的加热炉和闪蒸灌组合使用的新式气相载热体循环系统。
    作为液相循环系统的一种，还有熔盐循环系统，其特点是在一般载热体所难及的350～600℃的高温状态下使用，在制定循环加热系统规划时应予注意。

第二节  载热体加热系统的应用

    （1）合成树脂制造
    综研化学株式会社在日本国内首先设计开发利用载热体得加热、冷却系统，属于一般的通用型加热系统。为适用于多台反应器间歇操作的需要，又设计分支环路组合加热、冷却系统，使用温度为150～300℃范围。
    （2）尼龙、聚酯的熔融及纺丝
    因需要精确而均匀的加热多采用气相加热方式。各使用端所需的热量小而温度不同，因而可使用电气加热方式。树脂的熔点：尼龙为215～225℃，聚酯为260～265℃。应据此而设定操作温度。载热体应选择沸点低于运行温度的、并具有一定耐热性的物质。
    （3）炭素制品的制造
    高粘度的沥青在混炼机内由载热体加热熔融、成型、制造电极。此流程中如装配脱臭器，可组成低公害工业系统。
    （4）用于模压、压延、注射成型工艺
    这是用一台加热炉供给多个使用端的典型系统。考虑到不同使用端的温度要求不一，供给途径中的温度损失，应采用大流量载热体进行分支回路设计，在系统中若有冷却过程，应同时装配由载热体冷却器。载热体加热炉的循环流量采用标准值，且温度设定高出分支回路的使用温度10～20℃，分支系统的使用温度一般要求具有相当高的精确度。
    （5）房屋的冷暖空调设备
    房屋的空调系统广泛采用热泵的方式，其中载热体加热炉可作为热源用于暖气用水的加热和冷空调用的吸收致冷机的热源。
    （6)下水道活性污泥的处理
    在活性污泥的处理系统中，常可用载热体建立排热回收系统。当流化床式焚烧污泥时，可利用载热体系统回收排出的热量，再用于焚烧前污泥的干燥。
    （7）用于丙烯酸、马来酸酐笨的制造装置
    丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、三聚氰胺等制造过程是生成反应热，利用载热体控制反应温度。若控制范围在380之450摄氏度之间，应采用熔盐载热体。
    （8）用于氢气发生装置
    由甲醇转化的制氢装置中采用载热体系统，由PSA生成的尾气(LHV 约 1000kcal/Nm3)可作为再利用燃料，燃料器的调节比TDR要大些，则发生的尾气可全部燃烧处理，使用温度范围为290～320℃。
    （9）用于油炸食品中的加热系统
    加热炉直接对食用油循环加热后用于油炸食品的加工，已引起油炸食品市场的关注。在实践中食油的油膜温度、油的补充量、水分的管理等还有许多诀窍。