有机热载体使用状况分析

2022-09-11

一、有机热载体技术指标评定与分析

1. 外观

未使用有机热载体的外观检验反映了有机热载体的精制深度, 在用有机热载体的外观检测主要观察是否有外来物质或水进入系统, 通过检测分层、沉淀和乳化来判断有机热载体的老化或分解程度。

2. 运动粘度

有机热载体运动粘度按照GB24747《有机热载体安全技术条件》规定, 测定40℃条件下, 有机热载体的稀稠度和流动性能, 量度以mm2/s表示。当有机热载体使用温度高及长时间使用时, 有机热载体内部基团发生裂解或聚合, 裂解使粘度下降, 聚合和氧化使粘度上升。粘度的变化会引起液体在管道中的流动性能变差, 造成边界层过热, 形成残炭沉积管壁, 影响传热。GB24747规定, L-QB、L-QC型有机热载体超过50mm2/s, L-QD型有机热载体超过60mm2/s停止使用。

3. 闭口闪点

闪点是指在规定实验条件下, 试验火焰引起试样蒸汽着火, 并使火焰蔓延至液体表面的最低温度, 以℃表示。它的大小表示有机热载体的蒸发倾向和安全性。当闪点较低时, 油中馏份较轻, 蒸发性较大, 安全性小;当闪点较高时, 油中馏份较重, 蒸发性较小, 安全性大。有机热载体在高温下蒸发聚合, 会导致闪点越来越高, 直到变得粘稠, 说明有机热载体变质严重;有机热载体若裂解严重或者混入其它易燃物质, 导致低沸物增多, 会使闪点降低, 表现为压力表显示不稳定;所以使用时发现闪点变化大需谨慎处理并检测。GB24747规定闭口闪点不低于100℃, 当小于60℃时, 应停止使用。

4. 残炭

残炭的测定是指有机热载体在与空气隔绝的情况下, 受强热作用, 分解、脱氢缩合, 然后排出气体, 残存的黑色沉积物, 以重量分数表示, 反映了有机热载体结焦积碳的倾向性与老化程度。有机热载体在高温下运行, 受热分解或聚合, 形成胶质、沥青质物质, 粘附在锅炉及管道壁上, 阻碍传热及液体的流动, 增加能耗, 严重时会造成堵塞及爆管。使用时, 注意观察有机热载体的颜色, 若观察不到油色, 甚至颜色加深得很厉害, 再观察系统压力的变化、能耗情况, 并随时检测有机热载体。GB24747规定, 残炭量大于1.5%, 应停止使用。

5. 酸值

酸值是指有机热载体中有机酸和无机酸的总含量。通常采用中和1g导热油中的酸性物质而需要的KOH的毫克数, 一般用mg KOH/g表示。油温过高 (高于60℃) , 系统为开式系统, 有机热载体直接与空气接触而氧化生成大量的游离酸, 游离酸在锅炉和管路中与金属表面相互作用, 不但造成金属表面的电化学腐蚀, 而且还造成导热油品质的下降, 导致粘泥和焦质的产生。GB4747规定, 酸值大于1.5mg KOH/g, 应停止使用。

二、有机热载体变质的机理

引起有机热载体劣化的主要因素有两个, 一个是高温氧化, 一个是高温裂解。

有机热载体在高温使用过程中, 不免要和空气中的氧接触而发生氧化、热分解和缩聚污染等。有机热载体的最初氧化物是有机过氧化物, 随着温度的上升, 其氧化速度也会加快, 其结果可导致运动粘度增加, 油色由黄色至茶褐色进而变为黑色。高温下的有机酸对设备有一定的腐蚀作用。

高温裂解与高温氧化相互关联, 系统内有机热载体如果发生高温氧化, 酸值变大, 粘度增加, 有机热载体流速降低, 一旦锅炉内有机热载体处于层流状态, 则可能导致边界层过热, 传热效果变差, 不得已提高炉出口温度, 引起高温裂解, 促使有机热载体迅速劣化。

三、延长有机热载体使用寿命的措施

1. 合理选用有机热载体加热炉, 避免其超负荷运行。

2. 有机热载体锅炉循环系统设计要舒畅, 尽量减少不必要的弯头和阀门, 另外选用高质量的循环泵、法兰、阀门和密封件等配置, 避免系统泄漏。合理选用循环泵, 确保炉管内有机热载体的流速维持在安全流速以上, 并且各炉管流速应尽量均匀。

3. 根据具体的生产工艺和使用条件着重以运行安全、环保、节能、使用寿命为选择要素, 选用具有良好的化学热稳定性, 良好的热传导性能, 较低的粘度、无腐蚀, 低蒸汽压, 毒性小的有机热载体。定期做好有机热载体的检测, 一旦有机热载体质量指标达到“警告”或“停止使用”时, 及时进行处理, 避免因有机热载体劣化而发生安全事故。

4. 设置高位槽, 使高位槽处于一种相对低温的状态 (不超过60℃) , 尽量采用氮气覆盖, 加装最低液位报警器, 并保持一定的液位。

5. 建立和完善安全管理制度和操作规程, 有机热载体锅炉及传热系统运行时防止超温、超压。锅炉停炉或暂停运行时, 应保持系统继续循环至油温降至70。C以下时才能关闭循环泵, 而且每次开炉时应先开启循环泵。当发生突然停电或者循环系统发生故障时, 采取通风降温措施的同时, 用冷的有机热载体进行置换可以加快有机热载体的冷却以防止过热。

6. 及时清除炉体内壁、盘管壁上的灰垢, 定期清洗管道、膨胀罐, 消除铁锈、杂质对有机热载体的催化作用, 保证传热效果良好。同时应尽可能使用品质比较好的燃煤, 是燃煤产生的热量能及时全面地传递给有机热载体。

.7.定期补充新的有机热载体。定期适当补充新的有机热载体可以使系统中的残炭量基本保持稳定。在补加或部分更换时, 尽量选择同一型号、性质相同的有机热载体, 避免因混用有机热载体对锅炉及系统安全运行产生影响。

摘要：有机热载体的物性、质量和环境是保证锅炉在安全、经济、节能和环保条件下长期运行的重要条件。劣质有机热载体, 以及有机热载体在使用过程中劣化或受污染, 都容易造成锅炉及传热系统的结焦、积碳, 显著影响传热, 不但浪费能源, 而且容易烧损管或引发各种事故。另一方面, 有机热载体锅炉及传热系统如果存在结构及配置缺陷、停启和运行操作不当、或者系统清洗和有机热载体的混用不当, 也极容易导致有机热载体的快速劣化, 造成有机热载体锅炉及传热系统的事故隐患。

关键词：热载体