有机热载体锅炉系统管道安装问题探讨

杨国祥,施震山,文增瑜

（云南省特种设备安全检测研究院,云南 昆明 650228）

有机热载体锅炉具有低压力高温度的工作特性,供热温度可达350℃,额定压力一般不高于1.0MPa,受热均匀热稳定性好,热损失小,温度易控制；有机热载体锅炉由具有锅炉安装资质的安装单位现场安装本体和辅助设备,通过管道连接与生产用热设备组成供热系统,系统管道的安装是安装工作的重点之一,其安装质量的好坏直接影响到锅炉能否安全运行；人们在安装工作中由于对法规、标准认识不一,容易产生困惑和分歧,比如系统中管道的安装是遵循《锅炉安全技术规程》还是按《压力管道规范——工业管道》等问题。文章通过对法规、标准的学习,对有机热载体锅炉系统管道安装的一些问题进行探讨。

1 有机热载体的特性

有机热载体多呈淡黄色或褐色油状液体,大部分是无毒无味的,少数具有一定程度的毒性和刺鼻臭味；除传统的苯基芳烃类合成有机热载体：联苯-联苯醚（低毒）、烷基苯（未见中毒报道）、烷基萘（无毒无味）、氢化三联苯（低毒）、苄基甲苯（渗透性强、气味难闻、水体毒性强、使用受限）等以外,非芳烃类合成油：硅油（无毒、难燃）、聚-α-烯烃（PAO）（无毒无味无色、食品级）、合成脂（无毒、难燃、可降解）等合成油也作为有机热载体使用,这类有机热载体具有低温流动性、高温及氧化稳定性和无毒、难燃、可生物降解等特点,越来越多地受到关注和使用。

压力管道中有机热载体介质的危害性是以介质的毒性和易燃性表示的,《压力管道规范——工业管道 第1部分 总则》GB/T 20801.1-2020附录A《压力管道中介质毒性和易燃性分类》A.1.4条规定：列入附录A.2的危险化学品及其混合物视为易燃的危险性介质,压力管道涉及的可燃液体分类见GB/T 20801.1-2020附录A《压力管道中介质毒性和易燃性分类》表A.2。

《有机热载体》GB 23971-2009规定：有机热载体其闭口闪点不得低于100℃,开口闪点不得低于180℃；从《压力管道规范——工业管道 第1部分 总则》GB/T 20801.1-2020附录A《压力管道中介质毒性和易燃性分类》表A.2可知：有机热载体闭口闪点≥100℃,而≤120℃的,属于丙A类可燃液体,开口闪点≥180℃的属于丙B类可燃液体,也就是说压力管道中的有机热载体是被列入《压力管道规范——工业管道 第1部分 总则》附录A.2的危险化学品（或混合物）。

2 安装标准

我国特种设备法规标准体系由法律、行政法规、部门规章、安全技术规范、相关标准和技术规定五个层次构成,当安全技术规范与引用标准的相关要求不一致时,在满足引用标准相关要求的同时不得低于安全技术规范。

2.1 B级锅炉范围内的管道安装标准

《锅炉安全技术规程》《工业金属管道工程施工规范》GB 50235、《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB 50236和《有机热载体炉》GB/T 17410等国家、行业标准。

2.2 压力管道安装标准

《压力管道安全技术监察规程——工业管道》TSG D0001、《压力管道规范——工业管道》GB/T 20801等国家、行业标准。

表A.2可燃液体

3 锅炉范围内的管道与压力管道

锅炉系统管道分为锅炉范围内的管道和压力管道,由前文可知,有机热载体在压力管道中为易燃危险介质。根据《锅炉安全技术规程》规定,锅炉范围内的管道与压力管道区分如下：

3.1 有机热载体锅炉范围内的管道

（1）无分油缸的锅炉,包括锅炉给油泵出口至锅炉油出口阀以内的承压管道；（2）有分油缸的锅炉,包括锅炉给油泵出口至分油缸出口与外部管道连接的第一道环向焊接接头的承压管道〔含分油缸〕。

3.2 有机热载体锅炉的压力管道

（1）无分油缸的锅炉,锅炉油出口阀门至供热设备进口前阀门的承压管道；（2）有分油缸的锅炉,分油缸出口与外部管道连接的第一道环向焊接接头以后至供热设备进口前阀门的承压管道。

4 安装资格

《中华人民共和国特种设备安全法》《中华人民共和国行政许可法》和《特种设备安全监察条例》规定：在中华人民共和国境内使用的特种设备,其设计、制造、安装、改造、修理等实行行政许可,并应按《特种设备生产和充装单位许可规则》TSG 07-2019的要求通过评审取得相应的资格证。

（1）锅炉安装资格证分为A级（锅炉额定压力>2.5MPa）和B级（锅炉额定压力≤2.5MPa）；其中：a.A级覆盖B级,A级锅炉安装覆盖GC2、GCD级压力管道安装；b.B级锅炉安装覆盖GC2级压力管道安装；c.锅炉制造单位可以安装本单位制造的锅炉（散装锅炉除外）；d.锅炉安装单位可以安装与锅炉相连接的压力容器、压力管道（易燃、易爆有毒介质除外,不受长度、直径限制）；e.锅炉的改造、修理不单独进行许可,由取得相应资格的安装单位或制造资格的单位进行。

（2）原国家质检总局办公厅质检办特〔2015〕675号《关于压力管道气瓶安全监察工作有关问题的通知》规定：锅炉与生产设备之间的连接管道总长≤1000m时,该锅炉及其相连接的管道可由锅炉安装单位一并安装,经监督检验,同锅炉一并办理使用登记。

（3）《特种设备使用管理规则》TSG 08-2017 3.4.1.1规定,锅炉与用热设备之间的连接管道总长≤1000m时,压力管道随锅炉一同办理使用登记。

（4）《压力管道规范——工业管道 第1部分 总则》GB/T 20801.1-2020标准不适用于锅炉的内部管道以及设备的外接管口。

5 《锅炉安全技术规程》对有机热载体锅炉系统管道的专项要求

5.1 系统设计

满足以下情况之一的应设计为闭式循环系统：（1）气相系统；（2）有机热载体属危险化学品的；（3）最高工作温度下有机热载体的蒸气压>0.01MPa的,或最高工作温度高于有机热载体的常压下初馏点；（4）总容积>10m3的；（5）工作温度及供热负荷频繁变化的。

5.2 材料

系统内的承压元件、管道、附件等材料不得采用铸铁或者有色金属,且要满足最高工作温度的要求。

5.3 管件、阀门及焊接

（1）液相系统内管件和阀门的公称压力应≥1.6MPa,气相系统内管件和阀门的公称压力≥2.5MPa,截止阀和控制阀宜使用波纹管密封；（2）管道、阀门和管件连接一般采用焊接方式,焊接使用气体保护焊打底；用法兰连接时,应选用突面、凹凸面法兰或者榫槽面法兰；垫片采用金属网加强的石墨垫片或者金属缠绕的石墨复合垫片；除仪器仪表用螺纹连接以外,系统内不得采用螺纹连接。

5.4 无损检测方法及比例

（1）外径≥159mm管子的对接接头,按接头数的20%进行射线检测；（2）外径﹤159mm管子的对接接头,按接头数的10%进行射线检测；（3）承压有机热载体锅炉的管子或者管道与无直段弯头的焊接接头应进行100%射线或者超声检测；（4）射线检测技术等级不低于AB级,焊接接头质量等级不低于Ⅱ级；超声检测技术等级不低于B级,焊接接头质量等级不低于Ⅰ级。

5.5 耐压试验和气密性试验

（1）锅炉现场安装完成并经外观检查、无损检测等合格后,应按照1.5倍的工作压力进行液压试验,或按设计图样的规定进行气压试验；气相锅炉液压试验时,应按照工作压力进行气密性试验；（2）液压试验的试验介质应采用有机热载体或洁净水,气压（密）试验用的气体应为干燥、洁净的空气、氮气或其它惰性气体；如果试验介质采用有机热载体,在充装有机热载体前先进行气密性试验进行检漏；试验介质为水时,试验完成后设备中的水应排净,并用压缩空气吹干设备内部；（3）气压试验和气密性试验按《固定式压力容器安全技术监察规程》的有关技术要求执行。

6 《压力管道规范——工业管道》对GC2级工业管道的要求

有机热载体锅炉（额定压力一般不高于1.0MPa）的压力管道为GC2级,《压力管道规范——工业管道》中对GC2级工业管道在焊接、无损检测等方面有如下要求：

6.1 焊接

管道承压件之间,承压件与非承压件之间的焊接,应采用经评定合格的焊接工艺,并由合格焊工施焊；焊接工艺评定和合格焊工技能评定应分别符合《承压设备焊接工艺评定》NB/T 47014及《特种设备焊接操作人员考核细则》TSG Z6002的规定。

6.2 无损探伤方法及比例

GC2级管道的检查等级不低于Ⅳ级,管道对接焊缝和角焊缝、支管连接焊缝目测（外观）检测比例100%,射线照相（Ⅲ级合格）或超声波（Ⅱ级合格）比例5%。

7 系统管道安装的其他一些要求

（1）管道布置应与《锅炉安全技术规程》、有关标准和管道设计文件相符,回流管线应顺着介质流动方向有2%～3%的坡度,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。

（2）管道补偿装置应符合设计文件规定,管道应尽量沿墙和立柱敷设,地面管道原则上应埋于地沟中,锅炉房外消防通道上方的管道净高应≥4m。

（3）液相有机热载体系统的供应母管和回流母管之间,应当装设一个自动流量控制阀或者压差释放阀。

（4）支吊架应符合设计文件的规定,应能满足管道补偿和位移的要求,并能减小振动；每隔4m距离设计一个；管道20m以上直管段应设置热膨胀节。

（5）选用的阀门应适应介质特性,耐油、耐高温、抗渗漏,且有一定的耐压和热强度性能；管道阀门应进行压力试验和密封试验,每批抽查10%,不少于一个,试验压力为1.5倍的公称压力,密封试验压力按公称压力进行。

（6）最高点应设置排气阀,排气管可直接与大气相通,排气管口与明火源的距离应≥5m。

（7）最低点应设置排污装置,排污管应接到安全地点且应尽量减少弯头,排污阀门宜采用闸阀或直流式截止阀,公称通径为20-65mm。

（8）管道上应安装停电时能将有机热载体经锅炉本体放回至储油罐的冷油置换管路,停电时打开管路阀门使膨胀器内的冷油经锅炉回至储油罐,以防有机热载体过热。

（9）供油和回油管路上应安装连接阀门,使锅炉、油气分离器、膨胀器、循环泵形成单独的循环回路。

（10）锅炉出口管道上的安全阀,气相炉选用不带手柄的全启式弹簧安全阀,液相炉建议选用不带手柄的弹簧安全阀,气相炉安全阀管座上应串连一个爆破片,爆破片前装设一只截止阀,锅炉运行时截止阀应处于锁开位置。

（11）设计文件有静电接地要求的管道,导电应良好,每对法兰间电阻值>0.03Ω时,应设导线跨接；管道系统的对地电阻值>100Ω时,应采取措施或设两处接地引线,接地引线宜采用焊接形式；用于静电接地的材料或元件,安装前不得涂刷涂料,导电接触面应除锈并应紧密连接。

（12）应采取保温措施且有色标,并标明介质流向,但法兰连接处不宜采用包覆措施。

8 结束语

通过上述学习和分析,《锅炉安全技术规程》中对有机热载体锅炉规定了专项要求,较之《压力管道规范——工业管道》等标准在焊接、无损检测、法兰、垫片等方面要求较高,是锅炉设计、制造、安装、使用、修理改造、检验等环节的基本安全要求；有机热载体锅炉范围内的管道按《锅炉安全技术规程》安装和监督检验,压力管道的安装在满足推荐标准的同时,也要符合《锅炉安全技术规程》的规定。