有機熱載體鍋爐劣化事故原因及預防措施

文丨亓海峰

有機熱載體鍋爐是指用煤、油、可燃氣體為燃料(或用電加熱)，以有機熱載體為介質，利用循環(huán)油泵，強制導熱油進行液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設備后，再返回加熱爐重新加熱的一類鍋爐。液相有機熱載體鍋爐經常用于溫度較高的場合，溫度高達300℃左右。近幾年以來，隨著經濟的快速發(fā)展，因有機熱載體鍋爐體積小、低壓、高溫、安全節(jié)能、操作方便等特點，所以得到了廣泛應用。但由于對有機熱載體及有機熱載體鍋爐認識的局限性、管理上的缺陷、操作人員技術水平不夠等原因,造成有機熱載體劣化從而導致事故和經濟損失，值得使用單位高度重視。

發(fā)現(xiàn)問題

2017年3月，山東省萊蕪市特種設備檢驗研究院在對某地毯有限公司的有機熱載體鍋爐進行了定期檢驗。該鍋爐型號為：YLL-700MA,2016年2月投入使用，額定壓力為0.8MPa，最高允許使用溫度320℃，戒指牌號為L-QC320，鍋爐實際出口溫度為260℃，回流溫度為240℃左右。使用壓力為0.4MPa，開式循環(huán)系統(tǒng)。抽樣檢測介質，檢測數據為：運動粘度40℃為62.7mm2/s，殘?zhí)浚ㄙ|量分數）為2.1%，酸值為1.9mg/g，水分為53mg/kg，外觀渾濁，黑色，有明顯沉淀。依據《鍋爐水（介）質處理檢驗規(guī)則》（TSG G5002）和GB 24747-2009《有機熱載體安全技術條件》。其中運動粘度、殘?zhí)?、酸值明顯不合格，應該停止使用，重新置換并注入新油。

劣化成因和危害

液相強制循環(huán)熱載體爐在開式運行系統(tǒng)中，如果因頻繁停電、管內流量偏低、操作不當等原因，容易造成介質局部過熱超溫，與空氣中的氧氣接觸，發(fā)生氧化反應，從而急劇裂解和聚合，使油品的酸值增高，加速油品的劣化。當殘?zhí)?、運動粘度也增加后，極易在高溫的爐管中結焦、積炭。因碳的傳熱系數只有鋼材的千分之一，所以不但影響傳熱，降低熱效率，而且還浪費燃料。當鍋爐管壁的溫度顯著上升時，易引起爐管鼓包、變形，最終將爐管燒穿，致使有機熱載體泄漏，造成重大經濟損失，還會導致鍋爐受熱面過熱、爆管，甚至會引起火災事故，后果不堪設想。

防范措施

一是建立健全安全管理規(guī)章制度，提高應急能力。

堅持安全第一，預防為主的方針，加強管理，嚴防有機熱載體泄漏引發(fā)火災事故，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。加強鍋爐安全管理人員和司爐人員的教育培訓，制定應急預案，提高司爐人員的責任心和應急能力。杜絕違章操作和指揮，及時排查隱患。

二是確保爐管中有機熱載體的循環(huán)流速，避免過熱。

首先選用合適的循環(huán)泵，一般應加裝兩臺循環(huán)泵。確保爐管內有機熱載體的流速維持在安全流速以上，盡量保持流速均勻。當循環(huán)系統(tǒng)用熱量減少時，應開啟循環(huán)旁路，確保爐管內流速達到湍流，防止因流速過慢而過熱。其次應注意選配循環(huán)泵的合理性，泵的功率過大，往往會造成浪費；功率如果過小，致使爐管內流速緩慢，容易引起有機熱載體過熱積炭甚至爆管。所以，考慮以上因素，保證受熱面爐管中的有機熱載體達到安全流速，循環(huán)泵的配置應能確保有機熱載體的流速達到規(guī)定要求。在實際檢驗工作中，發(fā)現(xiàn)有的鍋爐廠為了降低成本，配置的循環(huán)泵出力不夠，因此使用單位應當根據實際情況對循環(huán)泵的配置進行核算，必要時重新配置。為了在各種運行負荷時都能使有機熱載體保持較高流速，有機熱載體循環(huán)泵不可以使用變頻裝置。如果經常發(fā)生停電的，宜配備發(fā)電機，一旦停電就能快速發(fā)電，盡快恢復循環(huán)系統(tǒng)，避免爐管中的有機熱載體超溫過熱。

三是采取閉式循環(huán)系統(tǒng)，避免氧化。

目前我國有機熱載體鍋爐傳熱系統(tǒng)多數是采用膨脹罐與大氣相通的開式運行裝置，采用閉式氮封的很少。在檢驗中發(fā)現(xiàn)，開式運行系統(tǒng)中，有機熱載體的使用壽命一般在三至五年，然而數據表明，采用氮封閉式系統(tǒng)運行，可以有效防止油品的氧化，使用壽命可長達十年左右。

四是定期化驗介質，及時處理不合格的有機熱載體。

在《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》中第2條規(guī)定，應采取有效可靠的防泄漏安全措施，在用有機熱載體（導熱油）每年至少取樣檢驗一次。

嚴格控制導熱油的性能指標，使其能高效、穩(wěn)定地動作，定期檢驗。應定期測定和分析有機熱載體理化指標，及時掌握有機熱載體的品質變化情況，分析變化原因。按照GB24747《有機熱載體安全技術條件》的規(guī)定，定期檢測在用有機熱載體，當檢測結果達到“停止使用”時，應及時進行處理。對于閃點、水分和低沸物餾出溫度不合格的，應查明原因，同時進行排氣處理，防止低沸物流出，或者水分氣化后體積劇增，引起超壓爆炸；對于殘?zhí)?、酸值和運動粘度不合格的，應及時更換新的有機熱載體，防止爐管結焦、積碳，傳熱受阻而造成受熱面過熱燒損。

五是注意檢查運行操作對有機熱載體的影響在鍋爐進行定期檢驗時，應檢查有機熱載體是否有超溫現(xiàn)象，檢查停爐、啟爐時的操作方法和記錄，是否按規(guī)定要求進行操作。對于開始運行系統(tǒng)的，檢查膨脹罐內的油溫是否過高。還應根據循環(huán)工作泵的功率和壓力、爐管的管徑、油品的運動粘度等參數計算雷諾系數，以確保有機熱載體鍋爐安全運行。

總之，要避免有機熱載體裂化，確保有機熱載體鍋爐安全、節(jié)能、經濟運行，應采用具有可靠穩(wěn)定性的有機熱載體；采用氮封裝置，避免油品與空氣接觸，防止氧化；運行時正確進行操作，防止有機熱載體過熱，延長使用壽命；定期檢測油品，如果出現(xiàn)質量指標達到警告或者停止使用，應及時處理，避免因有機熱載體裂化而發(fā)生安全事故。