有机热载体炉爆管的原因及对策

摘要:由于有机热载体炉具有高温、低压、安全、高效、节能等特点,所以在很多的生产领域得到了广泛的应用,但是,也因为在有机热载体炉的使用和管理上存在很多不规范现象,所以需要采取一些措施来加强管理,从而确保有机热载体炉能够安全地运行。

关键词:有机热载体炉;导热油;压力测试

有机热载炉是以煤、油、气为燃料,以导热油为循环介质供热的新型热能设备,采用高温循环泵强制导热油进行闭路循环,在将热能供用热设备后重新返回锅炉中加热的工艺流程。由于它具有高温(320℃以上)低压(0.3～0.5MPa)的优点,且其供热温度可精确控制,因此可取代原蒸汽锅炉供热。同时该设备不需要水处理设备并且无蒸汽锅炉的跑、冒、滴、漏等热损失,所以其一次性投资省、运行费用低,是一种安全、高效、节能的供热设备。所以现在它也在石油化工、建材、纺织印染、轻工等诸多领域被广泛使用。但是因为其在设计、制作以及使用的过程中产生的种种问题,也发生了一些安全事故。例如,在2009年的12月,某企业的一台型号为YLL-1800(160)A的有机热载体炉发生爆管,引起火灾,造成经济损失30万元。本文就这起案例,对事故发生的原因及采取的预防措施,发表一些看法。

一、有机热载体炉危险因素分析

(一)循环泵不配套

导热油系统所采用的循环泵比较小,会产生导热油流速的出降变低,直接影响到传热。另外,由于循环泵产生的磨损导致实际的泵的传输量小于理论的泵的传输量,这也对导热油进行循环的速度减少了。

(二)元件的连接存在问题

有机热载体的元件在进行连接时应该尽可能运用焊接的方法,这样可以防止渗漏。但有的产品现在依然使用法兰连接。假如必须要使用法兰连接,那么泄露的最主要的薄弱环节就是法兰连接的地方,如果密封不好就比较容易发生事故。一部分生产有机热载体炉的厂家仍然使用手工的电弧焊来对炉管中的主焊缝进行焊接。这样就无法来确保焊接的质量,如此一来,焊缝在外观上的形状和几何上的尺寸就很差,也容易发生像泄露等会引发火灾或中毒的事故。

(三)有机载体发生变质

用来对导热体的优劣进行评价的两个十分重要的指标是有机热载体的氧化安定性和热稳定性,有机热载体在使用的过程中通常会发生热裂解的反应和氧化还原反应。液相的强制循环热载体炉是最容易产生热载体过早变质的问题,有时仅仅使用了一两年就发生了变质、老化的问题了,不只是造成了重大的经济上的损失,同时也致使锅炉的受热面温度过高,甚至爆管,进而会引发火灾。

产生导热油的变质的原因包括以下几个内容:一是由于局部的温度过高而产生了热裂解。当导热油的温度超过了它所规定的最高的使用温度是,就会产生局部温度过高,就会发生热分解、缩聚等反应,析出其中的碳物质,闪点逐渐下降,粘度不断增大,残炭的含量渐渐升高,颜色慢慢变深,其传导热的效率不断下降,最终结焦、老化。二是由于氧化。导热油和空气中的氧气产生接触时会和氧气发生氧化还原反应,从而生成了有机酸,并且会发生缩聚,形成胶泥,使其粘度渐渐增大,这样,不单单是降低了介质使用的寿命,同时也对系统造成了酸性的腐蚀,对安全地运行造成了很大的影响。温度会对导热油与空气的氧化还原反应产生影响,到温度低于70摄氏度时,氧化反应不是很明显,但当温度超过了100摄氏度时,导热油的氧化反应速度会随着温度的升高而加快,同时,导热油会迅速地失效。

当导热油在使用了多年以后,因为其在受热后发生了分解、碳发生聚合从而形成了炉管的结焦,使得管的内径发生了缩小,造成了导热油的流量比以前降低,虚幻泵需要克服的相关阻力慢慢增大,甚至可能发生堵塞了炉管的严重后果;在另一个角度上,所生成的一些大分子聚合物会增高导热油的粘度,使得炉管发生结焦,热电阻的阻值增大,这些都会较低炉管的寿命。

(四)超压造成的影响

在进行启动的过程中,由于有机热载体不断地加热,在其中溶解着的许多水分或其他的气体被分离了出来,这就很可能造成超压或爆沸的事故。对导热油进行加热时,水分由于受热会大量的蒸发,从而造成了油路的循环不畅,气体的阻塞,进而爆沸的事故。相对于那些气体炉来说,联苯里如果还有一些水分,当启动并加热开始升压的时候,水分会迅速地汽化,炉内压力快速的增大以至于无法控制,造成了爆炸的事故。

(五)安全附件存在问题

根据进行的调查显示,一些有机热载体炉并没有严格按照相关规定来进行液面计、自动保护设备、安全阀等装置的安装,或者虽然已经按照相关的规定进行了安全附件的安装,但是并没有进行定期的检查和检验,使得一些安全附件失灵,因此也曾导致过一些爆炸或泄漏引起火灾的事故。

二、有机热载体炉的安全防范措施

(一)进行压力测试

对有机热载体炉进行相应的压力测试,压力测试包括液压的测试、水压的测试和炉体气密性的测试。不管该炉什么类型的,都要进行有关水压的实验,但使用单位只可以做液压的相关测试。而对于气体炉,还要进行气密性的实验,检验一下非焊接的部位的密封状况。不管是什么类型的压力测试都要根据相关的规定来进行。

(二)严格控制焊接的质量

因为有机热载体容易发生渗漏,也容易燃烧,所以有机热载体炉在焊接的要求上要比用水作为导热介质的锅炉的要求要高,因此一定要严格地对焊接的质量进行控制,对其质量进行严格的检测,以防由于焊接原因而产生事故。

(三)严格控制安全装置的质量

液压计、自动保护设备、安全阀、温度计、压力表等相关的安全装置在进行选取和安装时一定要满足相关的规定,同时要经常性地对这些安全装置进行全面的检查,对于那些失灵的附件要及时更换,以防止出现安全问题。

(四)对导热油的温度进行控制

必须保证当导热油到达热油炉的出口时温度低于其最高的使用温度,热油炉的油膜温度要小于允许的油膜最高温度,油膜要和导热油的主流体的温度一直要存在着温度差,而且这个温度差要有个范围。为了避免油膜的温度过高,防止导热油的聚合、分解、结焦以及发生老化,可采取如下措施:第一,在一切情况下都不可以进行超负荷运行;第二,在正常地进行停炉后,循环本还要在继续运行一小段时间,这是要把旁路打开,以便于导热油能够继续进行流动,停止为其送风和引风,等到油的温度降到100摄氏度以下以后,油泵才可以停止转动;第三,当其热的负荷降低时或是暂时停止运行时最好打开其旁路的回油的调节阀,调节其系统的流量,让热油炉的管内导热油充满足够的流速和流量;第四,在开始进行点火准备升温是,由于有的温度比较低,粘度相对比较大,油膜也相对厚一些,这时一定要对升温的速度进行严格的控制;第五,要定期地对热油炉的监测相关仪器进行检查、校验和维护,确保它的准确、可靠和灵敏;第六,有机热载体炉的灰尘要定期地进行清理。

(五)防止导热油的氧化

在一般情况下,设置一个高位的膨胀槽,用来将高温热载体和空气隔绝,避免和空气进行接触。可以在高位槽中充入氮气来进行保护,如果没有氮气作为保护,就必须要保持一个一定的液面,同时要装一个最低的液位的报警装置。

(六)启动时对炉内气体反复排放

当启动有机热载体炉的时候,要对炉内的气体进行反复的排放。在有机热载体炉进行启动的时,一定要反复地打开排气阀门,以使炉内的水、有机热载体及空气等混合的蒸汽能够顺利地从炉内清除出来。

(七)补充新油

定期地向炉内不充补充适量的新导热油,以使炉内的存油量可以基本上保持在一定的范围之内。补充的导热油必须要和炉内原来的导热油是相同厂家生产出来的同一个品牌和标号的产品,不一样的有机热导体最好不要混合着来使用。如果系统是热态地运转的系统,不可以向其中直接地加入没有经过脱水处理的冷的介质。热导油一定要提前进行煮沸用以排除其中的水分之后才可以加入到锅炉之中。

(八)定期进行清洗

要对有机热导体炉进行清洗。要定期对导热油的全部系统进行一次全面的清洗,以清除积在管道的壁内的那些积碳,用来减小炉管的阻力。

(九)做好定期地检验

要根据实际情况和规定对有机热载体炉进行定期的检验,对在校验的工程中出现的所有问题进行及时的处理。同时要定期对导热油的理化等指标进行检测和分析,及时地对油的一些品质的变化的情况进行掌握,对其变化的原因进行分析。检测有机热载体在使用的过程时所有的指标的性能是否已经超过了一定的范围,如果有一项性能的指标不达标就必须进行更新,否则就不可以再进行使用了。

三、结语

如果对有机热载体炉进行规范化的操作,特别是对其进行定期的监测和维护,其存在的所有安全隐患都可以被排除。有机热载体炉的使用寿命就会加长,它的所有用途和优点将的到全面的实现,为人们的生活带来更多的好处。

参考文献

[1]张兆杰.工业锅炉操作安全技术[M].北京:黄河出版社,2008.

[2]刘俊.锅炉安全资质申请与评审工作指南[M].北京:中国标准出版社,2006.

[3]中国标准出版社.生活锅炉经济运行[M].北京:中国标准出版社,2009.

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