分析各种导热油劣化变质原因及应对措施
导热油的使用寿命长短是用户最为关心的问题,分析各种导热油劣化变质原因,不难看出超温是导热油劣化变质元凶。
超温是指在导热油传热系统运行过程中,所使用导热油的工作温度或液膜温度超出最高允许使用温度的情况。超温会导致导热油发生严重的热裂解,形成裂解产物,使导热油快速变质劣化,造成传热恶化,在炉管内结焦,甚至导致爆管使导热油泄露引发火灾等安全事故。
导热油是能够载热并能传递热量的有机物质,有机物在高温下都要发生化学反应。在一个确定的温度之上,所有的导热油都会不同程度地被热裂解。导热油因裂解或聚合等反应发生品质变化。导热油在导热油炉内传热过程中,炉膛温度高达1000℃以上(气体燃料),甚至1500℃以上(燃煤),炉管的内表面的导热油温度要始终高于导热油主流体温度。在锅炉正常运行过程中,内表面中的导热油一直是处在过热超温状态,存在一定程度的过热裂解现象。系统内的导热油使用时间越长,导热油中超温裂解产物的积累量就越多。所以,导热油在正常使用过程中,也会存在一定程度的过热超温,但只要所选择的导热油热稳定性适当,锅炉设计的面积热强度合理,炉管内流速不低于锅炉允许的最低安全流速,系统操作方式正确,有机热载体的过热裂解量可控制在每年2%~3%的范围内。因此,正常操作过程中存在的过热超温对系统安全和经济运行的影响应该是有限的。
如果锅炉和系统的设计有缺陷、工艺条件不合理、导热油选择不合适或者操作方式不正确,只要其中任何一种原因存在并在某种工况条件下引发该种原因传热过程产生影响,都会首先造成导热油的的严重过热超温。由于导热油本身具有对温度非常敏感的弱点,所以无论系统受到何种原因带来的影响,都会使处在高温条件下的有机热载体受到过热超温的严重伤害,导致导热油迅速裂化变质而失效甚至引发安全事故。
1、导热油炉和系统的设计要符合标准和规范,为防止导热油过热超温应做到:
液相加热锅炉—辐射受热面炉管内油流速应不低于2.0m/s,对流受热面炉管内油流速应不低于1.5m/s。
火焰加热锅炉—炉管布置应当应当使锅炉内导热油受热均匀,不应当出现火焰直接与受热面接触的现象。
电加热锅炉—电加热器所用电热元件的金属护套表面最大热流密度一般不超过0.02MW/m2。对于管道式电加热器所用加热元件,在保证低温启动安全的条件下,其金属护套表面最大热流密度可以适当提高。
系统内——应设置自动流量旁路调节阀,在工艺负荷变动时调节系统内导热油的流量保持稳定,避免因负荷变化而造成锅炉内导热油的流量减少而引发过热超温。
2、根据工艺温度选择合适的导热油。导热油的最高允许使用温度与其最高工作温度过于接近,会造成导热油长期工作在过高的操作温度下而引发过热超温。标准规定导热油的最高工作温度至少低于其最高使用温度10℃。燃煤锅炉或者炉膛辐射受热面平均热流密度大于0.05MW/m2的锅炉,导热油的最高工作温度应当低于最高允许使用温度20℃,应据此规定选择导热油。
3、导热油系统的操作要严格按操作规程规定的工作温度操作,不得超过规定的最高工作温度。停炉时不得同时停循环泵,应待炉温降至80℃以下,方可停止循环泵。紧急停电时应有备用供电设备保证供电。
2013年7月5日
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