熱媒爐出爐溫度過(guò)高的影響及對(duì)策

趙英德 周東文

（山東金寶電子股份有限公司，招遠(yuǎn) 265400）

熱媒爐是一種間接加熱裝備，其運(yùn)行原理為經(jīng)由中間介質(zhì)導(dǎo)熱油實(shí)現(xiàn)熱量的傳輸與交換，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的溫度控制，達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)熱油的應(yīng)用較為方便，且導(dǎo)熱效果較均勻，應(yīng)用較廣泛，在溫度控制的工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)中發(fā)揮著重要價(jià)值。熱媒爐運(yùn)行期間，若出爐溫度過(guò)高對(duì)熱媒爐設(shè)備自身的壽命會(huì)造成一定影響，從而削弱熱媒爐的原有優(yōu)勢(shì)，也可能會(huì)對(duì)工藝設(shè)備換熱后的溫度造成一定程度的影響?；诔鰻t溫度的各種不良影響來(lái)看，為進(jìn)一步提升熱媒爐的應(yīng)用價(jià)值，必須對(duì)出爐溫度加以控制，確保其應(yīng)用穩(wěn)定性和安全性。

1 熱媒爐及導(dǎo)熱油概述

1.1 熱媒爐概述

熱媒爐應(yīng)用過(guò)程中將煤、原油、或者天然氣等作為基礎(chǔ)燃料，燃料在加熱爐中經(jīng)由燃燒器進(jìn)行燃燒，從而釋放熱量，這些熱量會(huì)經(jīng)由不同的形式傳送到爐管，當(dāng)前所應(yīng)用的主要形式包括輻射與對(duì)流。在熱量傳送到爐管之后，爐盤管會(huì)將所接收到的熱量傳送到爐內(nèi)載熱體，導(dǎo)熱油的溫度能夠穩(wěn)定上升，導(dǎo)熱油循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)導(dǎo)熱油在加熱系統(tǒng)中強(qiáng)制循環(huán)，而達(dá)到一定溫度的導(dǎo)熱油會(huì)被傳送到工藝設(shè)備中，在此環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)熱量交換，最終達(dá)到加熱的效果[1]。在完成換熱后，相應(yīng)的導(dǎo)熱油會(huì)經(jīng)由循環(huán)管線重新回到爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)再次加熱，達(dá)到循環(huán)應(yīng)用的效果。

1.2 導(dǎo)熱油概述

導(dǎo)熱油是一種有機(jī)介質(zhì)，是在持續(xù)高溫環(huán)境下應(yīng)用的油，其主要作用是傳導(dǎo)熱量，應(yīng)用溫度正常情況下會(huì)維持在180℃以上，為盡量滿足此條件，導(dǎo)熱油必須選擇熱穩(wěn)定性較好的介質(zhì)。雖然在導(dǎo)熱油選擇上可以進(jìn)行質(zhì)量控制，但是，在長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后，導(dǎo)熱油可能會(huì)出現(xiàn)分解或變質(zhì)等情況，也可能會(huì)在系統(tǒng)表層結(jié)垢，從而弱化傳熱效率，對(duì)熱煤爐的運(yùn)行安全造成威脅。對(duì)此，在導(dǎo)熱油超出安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)后，必須進(jìn)行徹底的清洗或直接替換，從而延長(zhǎng)熱煤爐的使用壽命。導(dǎo)熱油出現(xiàn)變質(zhì)或結(jié)垢的原因主要包括兩方面。第一，過(guò)熱產(chǎn)生的結(jié)垢。導(dǎo)熱油的熱分解建立在導(dǎo)熱油溫度超出極限的基礎(chǔ)上，若突然間停電，較大的熱強(qiáng)度或流動(dòng)受限的位置，加熱表面溫度上升，高出熱分解的最大承受溫度，由此產(chǎn)生裂化，而裂化熱分解將會(huì)導(dǎo)致加熱表面結(jié)焦。第二，系統(tǒng)污染產(chǎn)生結(jié)垢。若空氣進(jìn)入到系統(tǒng)后將會(huì)引發(fā)導(dǎo)熱油氧化反應(yīng)，導(dǎo)致導(dǎo)熱油系統(tǒng)形成大量固體污垢，導(dǎo)熱油氧化會(huì)形成不能溶解的物質(zhì)，腐蝕產(chǎn)物與被氧化的導(dǎo)熱油不溶解物混合物會(huì)沉積在換熱器表面形成結(jié)垢。

2 熱媒爐出爐溫度過(guò)高的影響分析

2.1 熱媒爐可用周期方面

在熱媒爐應(yīng)用過(guò)程中，會(huì)持續(xù)處在高溫狀態(tài)，長(zhǎng)此以往可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱油出現(xiàn)裂化情況，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)焦，且隨著時(shí)間的發(fā)展裂化會(huì)進(jìn)一步加重，從這一點(diǎn)來(lái)看，熱媒爐使用周期與出爐溫度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，也就是熱媒爐應(yīng)用周期會(huì)在出爐溫度的上升下縮短。以A泵站所應(yīng)用的YD300導(dǎo)熱油為例，在應(yīng)用期間溫度處于140～180℃，在應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)九年后，熱媒爐自身品質(zhì)沒有出現(xiàn)明顯變化，B泵站所應(yīng)用的導(dǎo)熱油與A泵站相同，應(yīng)用期間其出爐溫度處于230～250℃，在持續(xù)應(yīng)用三年之后，熱媒爐的質(zhì)量開始弱化。出現(xiàn)此種情況的主要原因是，熱媒爐溫度過(guò)高的條件下，若是與空氣中的氧氣進(jìn)行接觸，會(huì)形成氧化反應(yīng)，此種反應(yīng)會(huì)直接影響到熱媒爐裂化的發(fā)展。一般情況下，熱媒爐的出爐溫度較高，相應(yīng)地回爐溫度也會(huì)有所提升，熱媒閃點(diǎn)在180℃上下浮動(dòng)，附著于熱媒循環(huán)泵前過(guò)濾器位置所滲漏出的熱媒對(duì)工作人員的健康也有一定的影響，為此，有必要對(duì)出爐溫度加以控制[2]。

2.2 導(dǎo)熱油換熱后溫度方面

在熱媒管線循環(huán)流量固定的條件下，熱媒出爐溫度在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的波動(dòng)對(duì)于工藝設(shè)備換熱的目標(biāo)溫度不會(huì)造成明顯影響，其原因是，換熱器熱媒支線流量可在換熱環(huán)節(jié)后對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控，促使導(dǎo)熱油在換熱后溫度維持在目標(biāo)溫度的標(biāo)準(zhǔn)范疇中[3]。但是，若熱媒的出爐溫度低于標(biāo)準(zhǔn)范疇，即便是換熱器熱媒支線流量自動(dòng)改為最大也不能完全保障原有換熱后溫度會(huì)處于標(biāo)準(zhǔn)范疇中。而出現(xiàn)溫度過(guò)低的原因主要是工藝設(shè)備的熱量需求較大等，導(dǎo)熱油不同油品的比熱容變化不會(huì)過(guò)于明顯，為此，此因素對(duì)出爐溫度并沒有決定性影響。在工藝設(shè)備熱量需求較大的條件下，所對(duì)應(yīng)的熱媒出爐溫度也會(huì)要求隨之提升，反之，所對(duì)應(yīng)的熱媒出爐溫度也會(huì)要求較低。

2.3 爐效方面

燃?xì)鉄崦綘t是近年來(lái)比較常用的熱媒爐類型，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在環(huán)保以及燃燒充分等方面，不需要通過(guò)提升最大出爐溫度，或是提升爐膛溫度來(lái)促使燃料實(shí)現(xiàn)完全燃燒。爐體外部散熱的損失與熱媒循環(huán)管網(wǎng)散熱損失與熱媒最高出爐溫度的四次方具有正相關(guān)關(guān)系。在實(shí)際條件允許的條件下，對(duì)出爐溫度加以控制，能夠有效提升熱媒爐的爐效。

3 熱媒爐出爐溫度過(guò)高對(duì)策

3.1 運(yùn)動(dòng)控制辦法

首先，最大負(fù)荷運(yùn)行。在熱媒爐正常應(yīng)用狀態(tài)中，操作者可手動(dòng)將熱媒爐最大負(fù)荷調(diào)制成適合值，熱媒爐不能超出預(yù)設(shè)值，會(huì)維持在此負(fù)荷上運(yùn)行。導(dǎo)熱油所應(yīng)用的是間接加熱形式，溫度變化速度較慢，在換熱工況發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，如負(fù)載過(guò)大、進(jìn)站溫度降低等，應(yīng)該反復(fù)進(jìn)行負(fù)荷值調(diào)試，并經(jīng)由對(duì)實(shí)際運(yùn)行情況的觀察明確最佳負(fù)荷值，也就是說(shuō)需要人工操作的頻率較高。其次，最高出爐溫度運(yùn)行?？蓪崦綘t在最大出爐溫度維持在240℃左右，在對(duì)出爐溫度最高值進(jìn)行設(shè)定后，熱媒爐會(huì)維持較大負(fù)荷運(yùn)行，增加能源損耗，同時(shí)，對(duì)于熱媒爐的使用周期也會(huì)造成不良影響，對(duì)此需要對(duì)導(dǎo)熱油的質(zhì)量進(jìn)行控制。

3.2 溫度控制

綜合熱媒爐現(xiàn)階段所應(yīng)用的控制運(yùn)行手段、工藝參數(shù)觀察與分析等因素，得到的結(jié)論為，將熱媒爐調(diào)節(jié)最高出爐溫度的方式運(yùn)行，熱媒爐結(jié)合出爐溫度屬于被控變量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱媒爐負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)整。經(jīng)由工控系統(tǒng)針對(duì)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整，可使加熱爐的出爐溫度維持在合理范疇，從而達(dá)到降低熱能損失的效果，提升爐效。

4 結(jié)論

全文對(duì)當(dāng)前在管道供熱中比較常用的熱媒爐進(jìn)行了探究，其關(guān)注方向?yàn)闊崦綘t出爐溫度過(guò)高所能造成的影響，從此部分分析結(jié)果來(lái)看，若熱媒爐出爐溫度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)導(dǎo)致熱媒爐自身受到損傷，從而減少使用壽命，同時(shí)對(duì)爐效也會(huì)造成一定的影響。在出爐溫度控制分析中能夠了解到的是，可經(jīng)由對(duì)相關(guān)參數(shù)的調(diào)整干預(yù)進(jìn)站溫度，從而影響出爐溫度，但此種操作較為依賴人工，也就是說(shuō)操作人員將會(huì)成為出爐溫度的主要影響因素。