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《化工裝備技術雜志》2015年第二期

1導熱油變質結焦形成的原因

1.1熱分解任何一種導熱油在升溫的情況下都會發生分解，分解出低沸點組分和高沸點組分。若發生深度分解，則生成炭粒而結焦。分解出的低沸點組分以氣體形式從高位膨脹槽放空管排出，高沸點組分則使導熱油增加黏度。這個熱分解速度與溫度成正比。導熱油溫度超過一定的限度，熱分解速度將成倍增加。

1.2氧化導熱油與空氣中氧氣接觸發生氧化反應，其顏色逐漸加深，且黏度增大。氧化反應的結果是生成有機酸并縮聚成膠泥，形成膠質物，有機酸則會對金屬造成腐蝕。導熱油的氧化速度與溫度有關，在100℃以下，與空氣接觸氧化不明顯，而到200℃以上，氧化就會以較高的速度進行。

1.3化學污染導熱油的化學污染主要來自供熱系統外部，有兩種途徑可以導致供熱系統內導熱油污染。一種是來自于工藝系統中被加熱介質的泄漏。當被加熱介質側的操作壓力高于導熱油側的操作壓力時，若換熱設備存在缺陷，系統內就有可能發生被加熱介質的泄漏。另一種是新安裝的設備及管線未消除內部存在的污染物質，造成導熱油進入供熱系統后被污染。

1.4結焦形成的原因導熱油在高溫狀態下連續循環使用，也會發生熱分解。其中一部分會分解成揮發性較大的低沸物，隨循環進入汽液分離器，由膨脹管通向膨脹槽排出爐外；另一部分則成為高沸點物質———黏糊狀的膠質。導熱油產生膠質的初期，膠質懸浮于油中，在循環中部分膠質可通過導熱油過濾器濾掉。但隨著導熱油爐使用時間的延長，由于高溫、氧化等因素生成的高沸點膠質越來越多，一部分膠質會粘在爐管內壁上，從而使爐管壁溫進一步升高，膠質物在高溫作用下逐漸發黑變硬，在爐管內壁上形成結焦。結焦導致傳熱進一步惡化，最后導致爐管燒穿，引起火災事故。

2爐管內壁的清垢除焦

導熱油爐即使在正常使用時，爐管內也總有一部分導熱油會發生熱分解。導熱油爐經較長時間運行后，導熱油黏度增加，流動阻力增大，流速降低，傳熱條件逐漸惡化，于是造成了爐管內壁焦垢的沉積。如果使用不當、局部超溫或者發生加速氧化，將會使導熱油析出焦垢的過程大為提前。焦垢的傳熱系數很低，一旦生成結焦，很快會使該處爐管受熱面金屬超溫，并導致爐管強度削弱而發生鼓包、開裂和泄漏事故[3]。為了防止事故的發生，對導熱油爐受熱面的爐管內壁應該至少一年清洗一次，使用導熱油爐清洗劑對爐管內油垢、焦垢進行清洗。為了保證化學清洗效果，最好是將導熱油爐與供熱系統（包括管道和用熱設備的散熱器）一并清洗，因為導熱油變質結焦后，整個油路系統管道內同時會產生沉積，尤其是用熱設備內的焦垢對傳熱影響很大。化學清洗通常采用堿液清洗或化學清洗劑清洗。堿液清洗是將導熱油爐、高位膨脹槽、低位儲油罐內殘油放盡，加入10%的苛性堿水溶液，并加入洗滌添加劑，使堿液充滿系統，然后加熱至90℃左右，循環8h，沖洗所有的設備和管線。大部分沉積物會分散到堿溶液中，由回油管濾網除去或由系統排泄管排出。清洗完畢后，打開低位排放液閥，排放出清洗液。堿液清洗對爐管內壁的膠質沉積能較好地清除，而對已完全焦化的結焦層，則較難清除干凈。化學清洗劑是由滲透促進劑JFC、表面活性劑、OP、磷酸三鈉、鉀皂、十二烷基苯磺酸鈉等多種藥劑復配而成，對碳鋼金屬無滲氫腐蝕，無堿脆現象，是安全性較高的水基型清洗劑。藥劑在1%~3%濃度，可作為預洗劑使用，在85~95℃情況下能夠有效去除殘留油脂及部分中溫瀝青質垢；而在10%~12%濃度下，并加熱至85~95℃，循環24h，能夠有效去除中高溫積炭垢，清洗1~10mm厚的結焦層。清洗完畢后放出清洗液，再注入清水加熱至85~95℃循環多次，直至系統內殘渣污物清除干凈為止。最后用壓縮空氣吹掃，將系統內殘余水分吹凈，就可重新投入運行。

3運行檢驗

導熱油爐的運行要求是保持出口油溫度和出口油壓力的穩定，保持燃燒良好，提高爐子的熱效率，從而保證導熱油爐的安全運行。通過導熱油爐的運行指標檢驗，包括進出口油溫度差、進出口油壓力差、排煙溫度，來觀察爐管內外壁上的積灰結焦情況，并采取相應的吹灰清焦措施。如果判定爐管內壁沉積有焦垢層時，可以先采用超聲波進行厚度測量檢驗，然后再使用熱油爐清洗劑進行清洗除焦。

3.1進出口油溫度差進出口油溫度差既反映了導熱油爐的供熱量是否達到額定出力，又反映了用熱設備的熱負荷。若出口油溫度高而回路的進口油溫度低，就說明用熱設備的熱負荷大，而出口油溫度始終能維持，則表明供熱系統匹配；若出口油溫度逐漸降低，則表明熱油爐出力不夠。反之，進出口油溫度差小，就說明用熱設備的熱負荷小，應考慮增加旁路，使熱負荷與熱油爐出力相匹配。當回油溫度提高，進出口油溫度差減小時，說明用熱量減少，應相應減弱燃燒。但有時回油溫度高而用熱設備的溫度卻上不去，不能滿足生產需要，這時如果減弱燃燒，那么與生產需要會相差更大。采用提高出口油溫度的方法來提高供熱量，也往往會事與愿違。因為回油溫度高而用熱設備溫度上不去，并不是由于導熱油爐的供熱量不足造成的，應該從用熱設備上尋找原因。例如，用熱設備的散熱器油路設計不合理，造成流量分配不均；用熱設備油管道結垢，流通截面減小而流量不足；散熱器內結垢傳熱效率降低等，都會使用熱設備的溫度上不去。如果盲目采用提高出口油溫度的方法來提高供熱量，結果會使出口溫度達到或超過導熱油的最高允許使用溫度，加重結垢與結焦程度，用熱設備的散熱器傳熱效率也將會更低，從而形成惡性循環，直至爐管超溫爆裂被迫停爐。

3.2進出口油壓力差導熱油升溫至工作溫度時，進出口油壓力差反映了導熱油爐內的流動阻力。在運行過程中如果進出口油壓力差逐漸增大，而出口油溫度又降低，就表明導熱油爐管內有結焦，導熱油開始劣化變質產生膠體，黏度增加，從而增大了流動阻力。這時應準備對導熱油爐和供熱系統進行清洗，并更換新的導熱油。反之，如果油壓力差明顯減小，可能是循環導熱油泵抽空，流量不足之故。當流量過小時，爐管內油的流速低，管壁會過熱結焦，這就加速了導熱油的劣化，同時也減小了爐管的流通截面。所以，這時應該對導熱油爐和用熱設備以及系統進行化學清洗，并更換新的導熱油。

3.3排煙溫度排煙溫度反映了導熱油爐受熱面的吸熱狀況。當受熱面上積灰與結焦時，會嚴重影響熱量的吸收，并使排煙溫度增高。而當導熱油爐的爐管爆裂或泄漏時，會在爐膛及煙道內發生燃燒，并使排煙溫度急劇升高。導熱油爐出口油溫度低、供熱量不足而排煙溫度又超過了300℃，發生這種情況主要原因是爐體受熱面的爐管外壁積灰與結焦，從而致使吸熱量減少，這時應該及時吹灰與清焦[4]。如果導熱油爐出口油溫度低并且排煙溫度也低，應該考慮是燃燒問題。雖然熱油爐燒正壓，但鼓風量卻開不大，燃燒強度較低，爐內溫度也就提升不高。這時應著重檢查導熱油爐后部出渣機、除塵器出灰口的水封面是否封閉好，爐膛及煙道內有無大量冷風漏入，而這時引風機電流正常或偏大。如果水封面嚴密，引風量開足，但引風機電流卻小于正常值，其主要原因可能就是煙道嚴重堵灰，應該打開清灰門清除堵灰。

4結束語

導熱油爐在實際運行過程中，爐管外壁上會沉積一層煙氣積灰結垢層，而爐管內壁上也會附積一層導熱油結焦積垢層，這就增加了爐管受熱面傳熱的熱阻。由爐管壁受熱面的傳熱系數計算法可知，爐管壁的熱阻在傳熱計算中可以忽略不計，而爐管外壁煙氣積灰結垢層的熱阻和爐管內壁導熱油結焦積垢層的熱阻卻對傳熱效果影響非常大。所以在導熱油爐的清洗過程中，需要同時對爐管外壁積灰結垢層和爐管內壁結焦積垢層進行定期清洗除垢。此外，平時還應加強定期自檢，保持爐管內外壁的清潔。這樣爐管外壁積灰結垢層熱阻和爐管內壁結焦積垢層熱阻對傳熱的影響就可以同時消除，其結果就是爐管壁受熱面的傳熱系數可大幅度提高，導熱油爐的供熱量將更加充足，而爐子的熱效率也將會更高。

作者：汪琦俞紅嘯張慧芬羅曉明嚴禎榮楊宇清單位：上海熱油爐設計開發中心上海市特種設備監督檢驗技術研究院