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導熱油鍋爐清洗技術分析

時間:2017-03-27 15:48 作者:鍋爐清洗 點擊:

    導熱油鍋爐清洗的化學清洗技術分析值得關注,導熱油是一種有機載熱體。作為介質在換拱其他設備系統中液相循環,達到傳遞熱量的目的是很好的新的節能技術。它是一種優良的傳熱介質,具有高溫低壓的傳熱性能,有顯著的節能效果,且穩定性高,傳熱陛好,熱效率高及節能(比蒸汽熱力系統節能約30%~50%L低壓下具有高沸點,系統可在350℃下常壓運行安全性好,熱容量大,運行維修費低的優點。廢油可以再利用,也可同煤一起燃燒。導熱油爐省去了水處理的投資和運轉費用。   導熱油加熱代替蒸汽加熱在各行各業中具有廣泛的推廣使用前景,目前已應用于人造板、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。尤其在玻纖制品行業,烘干熱源由汽電混合加熱方式改成燃導熱油油爐,經濟效益顯著,該技術若在玻纖及其他行業推廣,將為國家創造更高價值。本文主要從導熱油的種類及理化性能、應用時存在的不足以及原因、解決這些不足的方法等方面進行分析和綜述。
導熱油的種類
導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,經添加抗氧化劑后成為導熱油。合成型導熱油通常是幾種同分異構體或化學物質相似的混合物。導熱油的成分有聯苯、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、烷基聯苯型、聯苯加二苯醚混:合型、氫化三聯苯型、苯甲基甲苯型、重質烷基苯型、有機硅類、礦物油類型。常用導熱油理化性能見表1。
表1 常用導熱油理化性能
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
殘炭/%≤ 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×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
導熱系數(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
導熱油存在的不足
2.1 導熱油存在的不足
導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,這是由于導熱油組分在高溫下發生熱裂解、熱縮聚反應。熱裂解反應結果導致生成小分子化合物,使其粘度減少;而熱縮聚反應生成高分子產物,使其粘度增大。小分子化合物會有少量揮發,總的結果使油品粘度增大,見表2。殘炭量隨溫度增高而增大。當使用溫度在 300~400℃時易發生熱裂解,在管道、設備內壁生成積炭,影響傳熱效率,加速傳導油老化失效,也使爐體,管道局部過熱,損害機械強度危及人身安全。導熱油在管道的結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,甚至有時還會導致初凝停流等事故發生。此外,導熱油產生油垢焦垢可使管壁熱阻增加,生產過程能耗增加,設備壽命縮短,垢層也使設備內徑變小,物料流動壓降增大,收率降低,操作周期縮短,嚴重影響生產。
 2.2導熱油結垢的原因
高溫導熱油在熱油爐中循環傳送熱能,同時產生膠質。膠質是粘糊狀的,質量好的導熱油能將膠質懸浮于油中,在循環過程中,可將部分膠質通過過濾器濾掉。但若有一小部分膠質附著在爐管內壁,就容易形成結焦。另外,在導熱油循環過程中,若有空氣串入易發生降解和聚合作用,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熱油中,如果導熱油的溶解度達到過飽和狀態,高沸物就會粘附在管內壁,這是結焦的又一原因。再有,操作溫度超過其設計溫度往往引起自催化熱分解,導致管內結焦。工藝物料泄漏帶入導熱油系統,形成腐蝕產物生成鐵銹,以及大修中帶入的雜質污染者再會促使管內壁發生結焦。
2.3導熱油垢的主要成分
油垢主要由蠟質、膠質、焦質、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導熱油結垢造成的危害
導熱油系統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,聯鎖停爐。重組分多將引起爐管內部結焦導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,爐管內外溫差加大,當爐管的外壁溫度達到600~700℃,易燒穿爐管,而引起火災事故,造成設備損壞,甚至造成人員傷亡事故。結焦是熱油爐的大敵,是引起火災的禍根,避免熱油爐結焦是一個很值得研究的問題[12]。由于導熱油有以上的缺點,解決的方法通常是進行清洗除垢。
表2 導熱油存在的不足
項目 可能的原因 潛在的效應
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 嚴重氧化、被酸基堿污染 系統腐蝕、沉淀
水分增加 系統泄漏,在新的或清理過的系統中有殘余物,放空或儲存無保護措施 腐蝕、系統超壓、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、系統超壓、沉淀
由于導熱油有以上的缺點,解決的方法通常是進行清洗除垢。
3.2 清洗工藝
某些設備上沉積的油垢,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。以下是綜合了國內國外的化學清洗技術列出的幾條方案。 
3.2.1堿洗和酸洗兩步法
工藝:排出導熱油→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復合清洗劑清洗法
工藝:排出導熱油→蒸汽吹掃滯油→清洗液循環清洗 
3.2.4有機添加劑清洗法
工藝:只需在運行著的導熱油中加入添加劑,就可使積炭剝落,再經澄清過濾處理除油渣。

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