導(dǎo)熱油鍋爐清洗技術(shù)分析
導(dǎo)熱油鍋爐清洗的化學(xué)清洗技術(shù)分析值得關(guān)注，導(dǎo)熱油是一種有機載熱體。作為介質(zhì)在換拱其他設(shè)備系統(tǒng)中液相循環(huán)，達(dá)到傳遞熱量的目的是很好的新的節(jié)能技術(shù)。它是一種優(yōu)良的傳熱介質(zhì)，具有高溫低壓的傳熱性能，有顯著的節(jié)能效果，且穩(wěn)定性高，傳熱陛好，熱效率高及節(jié)能(比蒸汽熱力系統(tǒng)節(jié)能約30％～50％L低壓下具有高沸點，系統(tǒng)可在350℃下常壓運行安全性好，熱容量大，運行維修費低的優(yōu)點。廢油可以再利用，也可同煤一起燃燒。導(dǎo)熱油爐省去了水處理的投資和運轉(zhuǎn)費用。 導(dǎo)熱油加熱代替蒸汽加熱在各行各業(yè)中具有廣泛的推廣使用前景，目前已應(yīng)用于人造板、石油化工、紡織、化纖、印染、輕工、原油輸送、食品、公路工程、建材等行業(yè)。尤其在玻纖制品行業(yè)，烘干熱源由汽電混合加熱方式改成燃導(dǎo)熱油油爐，經(jīng)濟(jì)效益顯著，該技術(shù)若在玻纖及其他行業(yè)推廣，將為國家創(chuàng)造更高價值。本文主要從導(dǎo)熱油的種類及理化性能、應(yīng)用時存在的不足以及原因、解決這些不足的方法等方面進(jìn)行分析和綜述。
導(dǎo)熱油的種類
導(dǎo)熱油一般分為礦物型和合成型兩種吼礦物型是從石油煉制中提取出的部分高沸點餾分，經(jīng)添加抗氧化劑后成為導(dǎo)熱油。合成型導(dǎo)熱油通常是幾種同分異構(gòu)體或化學(xué)物質(zhì)相似的混合物。導(dǎo)熱油的成分有聯(lián)苯、萘、二苯醚及其低熔點的混合物，常見的種類有烷基苯型、烷基萘型、烷基聯(lián)苯型、聯(lián)苯加二苯醚混：合型、氫化三聯(lián)苯型、苯甲基甲苯型、重質(zhì)烷基苯型、有機硅類、礦物油類型。常用導(dǎo)熱油理化性能見表1。
表1 常用導(dǎo)熱油理化性能
項目 ASTMD-92 WD-320 WD-340 NeoSK-OIL500
閃點/℃≥ 193 200 210 200
餾程/℃≥ 340 340 360 380
動力粘度50%/(Pa·s) 1.6～2.2 2.2～2.7 0.061～2.7
水分/%≤ 250×10-6 痕量 痕量 12×10-6
殘?zhí)?%≤ 0.02 0.02 0
密度(20℃)/(g·cm-3) 0.868 0.83～0.85 0.85～0.87 0.88
膨脹系數(shù)×10-4(100～200℃)/K-1 9.6 6.38～7.04 6.3～6.95
比熱/(kJ·kg-1·K-1)100℃
200℃ 1.97
2.17 2.294
2.684 2.386
2.784 0.68
導(dǎo)熱系數(shù)(W·m-1·K-1) 0.454
0.431 0.473
0.444 0.481
0.452 0.447
0.399
最高使用溫度/℃ 315 320 340 315
導(dǎo)熱油存在的不足
2．1 導(dǎo)熱油存在的不足
導(dǎo)熱油在加熱過程中易被氧化，高溫下油品酸值增大且變化率較大。其運動粘度逐漸增加，這是由于導(dǎo)熱油組分在高溫下發(fā)生熱裂解、熱縮聚反應(yīng)。熱裂解反應(yīng)結(jié)果導(dǎo)致生成小分子化合物，使其粘度減少；而熱縮聚反應(yīng)生成高分子產(chǎn)物，使其粘度增大。小分子化合物會有少量揮發(fā)，總的結(jié)果使油品粘度增大，見表2。殘?zhí)苛侩S溫度增高而增大。當(dāng)使用溫度在 300～400℃時易發(fā)生熱裂解，在管道、設(shè)備內(nèi)壁生成積炭，影響傳熱效率，加速傳導(dǎo)油老化失效，也使?fàn)t體，管道局部過熱，損害機械強度危及人身安全。導(dǎo)熱油在管道的結(jié)垢不同程度地縮小了輸油管路的流通面積，增大了摩擦阻力，加大了輸送能耗，降低了管道的輸油能力，甚至有時還會導(dǎo)致初凝停流等事故發(fā)生。此外，導(dǎo)熱油產(chǎn)生油垢焦垢可使管壁熱阻增加，生產(chǎn)過程能耗增加，設(shè)備壽命縮短，垢層也使設(shè)備內(nèi)徑變小，物料流動壓降增大，收率降低，操作周期縮短，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
2．2導(dǎo)熱油結(jié)垢的原因
高溫導(dǎo)熱油在熱油爐中循環(huán)傳送熱能，同時產(chǎn)生膠質(zhì)。膠質(zhì)是粘糊狀的，質(zhì)量好的導(dǎo)熱油能將膠質(zhì)懸浮于油中，在循環(huán)過程中，可將部分膠質(zhì)通過過濾器濾掉。但若有一小部分膠質(zhì)附著在爐管內(nèi)壁，就容易形成結(jié)焦。另外，在導(dǎo)熱油循環(huán)過程中，若有空氣串入易發(fā)生降解和聚合作用，形成低沸物和高沸物。低沸物可以通過高位槽排到大氣中，而少量高沸物可以溶解在導(dǎo)熱油中，如果導(dǎo)熱油的溶解度達(dá)到過飽和狀態(tài)，高沸物就會粘附在管內(nèi)壁，這是結(jié)焦的又一原因。再有，操作溫度超過其設(shè)計溫度往往引起自催化熱分解，導(dǎo)致管內(nèi)結(jié)焦。工藝物料泄漏帶入導(dǎo)熱油系統(tǒng)，形成腐蝕產(chǎn)物生成鐵銹，以及大修中帶入的雜質(zhì)污染者再會促使管內(nèi)壁發(fā)生結(jié)焦。
2．3導(dǎo)熱油垢的主要成分
油垢主要由蠟質(zhì)、膠質(zhì)、焦質(zhì)、瀝青、碳化物、炭分、硫化鐵、氧化鐵、無機鹽、有機聚合物、催化劑等組成。
2．4導(dǎo)熱油結(jié)垢造成的危害
導(dǎo)熱油系統(tǒng)中少量的輕組分可通過排氣線排出，但若輕組分太多，將引起泵出流量低，聯(lián)鎖停爐。重組分多將引起爐管內(nèi)部結(jié)焦導(dǎo)致爐管的傳熱速率下降。熱油爐的熱效率降低，造成能源浪費，爐管內(nèi)外溫差加大，當(dāng)爐管的外壁溫度達(dá)到600～700℃，易燒穿爐管，而引起火災(zāi)事故，造成設(shè)備損壞，甚至造成人員傷亡事故。結(jié)焦是熱油爐的大敵，是引起火災(zāi)的禍根，避免熱油爐結(jié)焦是一個很值得研究的問題[12]。由于導(dǎo)熱油有以上的缺點，解決的方法通常是進(jìn)行清洗除垢。
表2 導(dǎo)熱油存在的不足
項目 可能的原因 潛在的效應(yīng)
粘度變化 污染、熱降解、氧化 傳熱速率差、沉淀、泵汽蝕、蒸汽壓高
總酸值變化 嚴(yán)重氧化、被酸基堿污染 系統(tǒng)腐蝕、沉淀
水分增加 系統(tǒng)泄漏，在新的或清理過的系統(tǒng)中有殘余物，放空或儲存無保護(hù)措施 腐蝕、系統(tǒng)超壓、泵汽蝕
丙酮不溶物增加 污染、污物腐蝕、氧化、過熱 傳熱差、泵密封磨損堵管道
低和高沸物增加 污染、過熱 泵汽蝕、傳熱差、系統(tǒng)超壓、沉淀
由于導(dǎo)熱油有以上的缺點，解決的方法通常是進(jìn)行清洗除垢。
3．2 清洗工藝
某些設(shè)備上沉積的油垢，可能是多相或多層混合垢，靠一步鍋爐清洗法只能清除其中一相或一層，需要采用多層次清洗工藝，才能確保除去絕大部分垢物。以下是綜合了國內(nèi)國外的化學(xué)清洗技術(shù)列出的幾條方案。
3．2．1堿洗和酸洗兩步法
工藝：排出導(dǎo)熱油→蒸汽吹掃滯油→堿性清洗劑→水沖洗→酸洗→鈍化→完畢
3．2．2溶解清洗法
工藝：排出導(dǎo)熱油→蒸汽吹掃滯油→有機溶劑清洗液(有機溶劑 SAA 助劑)→鈍化
3．2．3復(fù)合清洗劑清洗法
工藝：排出導(dǎo)熱油→蒸汽吹掃滯油→清洗液循環(huán)清洗
3．2．4有機添加劑清洗法
工藝：只需在運行著的導(dǎo)熱油中加入添加劑，就可使積炭剝落，再經(jīng)澄清過濾處理除油渣。
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