有機熱載體使用狀況分析

孫敏敏(江蘇特種設備安全監督檢驗研究院南通分院 江蘇 南通）

一、有機熱載體技術指標評定與分析

1.外觀

未使用有機熱載體的外觀檢驗反映了有機熱載體的精制深度，在用有機熱載體的外觀檢測主要觀察是否有外來物質或水進入系統，通過檢測分層、沉淀和乳化來判斷有機熱載體的老化或分解程度。

2.運動粘度

有機熱載體運動粘度按照GB24747《有機熱載體安全技術條件》規定，測定40℃條件下，有機熱載體的稀稠度和流動性能，量度以mm2/s表示。當有機熱載體使用溫度高及長時間使用時，有機熱載體內部基團發生裂解或聚合，裂解使粘度下降，聚合和氧化使粘度上升。粘度的變化會引起液體在管道中的流動性能變差，造成邊界層過熱，形成殘炭沉積管壁，影響傳熱。GB24747規定，L-QB、L-QC型有機熱載體超過50mm2/s，L-QD型有機熱載體超過60mm2/s停止使用。

3.閉口閃點

閃點是指在規定實驗條件下，試驗火焰引起試樣蒸汽著火，并使火焰蔓延至液體表面的最低溫度，以℃表示。它的大小表示有機熱載體的蒸發傾向和安全性。當閃點較低時，油中餾份較輕，蒸發性較大，安全性小；當閃點較高時，油中餾份較重，蒸發性較小，安全性大。有機熱載體在高溫下蒸發聚合，會導致閃點越來越高，直到變得粘稠，說明有機熱載體變質嚴重；有機熱載體若裂解嚴重或者混入其它易燃物質，導致低沸物增多，會使閃點降低，表現為壓力表顯示不穩定；所以使用時發現閃點變化大需謹慎處理并檢測。GB24747規定閉口閃點不低于100℃，當小于60℃時，應停止使用。

4.殘炭

殘炭的測定是指有機熱載體在與空氣隔絕的情況下，受強熱作用，分解、脫氫縮合，然后排出氣體，殘存的黑色沉積物，以重量分數表示，反映了有機熱載體結焦積碳的傾向性與老化程度。有機熱載體在高溫下運行，受熱分解或聚合，形成膠質、瀝青質物質，粘附在鍋爐及管道壁上，阻礙傳熱及液體的流動，增加能耗，嚴重時會造成堵塞及爆管。使用時，注意觀察有機熱載體的顏色，若觀察不到油色，甚至顏色加深得很厲害，再觀察系統壓力的變化、能耗情況，并隨時檢測有機熱載體。GB24747規定，殘炭量大于1.5%，應停止使用。

5.酸值

酸值是指有機熱載體中有機酸和無機酸的總含量。通常采用中和1g導熱油中的酸性物質而需要的KOH的毫克數，一般用mgKOH/g表示。油溫過高（高于60℃），系統為開式系統，有機熱載體直接與空氣接觸而氧化生成大量的游離酸，游離酸在鍋爐和管路中與金屬表面相互作用，不但造成金屬表面的電化學腐蝕，而且還造成導熱油品質的下降，導致粘泥和焦質的產生。GB4747規定，酸值大于1.5mgKOH/g，應停止使用。

二、有機熱載體變質的機理

引起有機熱載體劣化的主要因素有兩個，一個是高溫氧化，一個是高溫裂解。

有機熱載體在高溫使用過程中，不免要和空氣中的氧接觸而發生氧化、熱分解和縮聚污染等。有機熱載體的最初氧化物是有機過氧化物，隨著溫度的上升，其氧化速度也會加快，其結果可導致運動粘度增加，油色由黃色至茶褐色進而變為黑色。高溫下的有機酸對設備有一定的腐蝕作用。

高溫裂解與高溫氧化相互關聯，系統內有機熱載體如果發生高溫氧化，酸值變大，粘度增加，有機熱載體流速降低，一旦鍋爐內有機熱載體處于層流狀態，則可能導致邊界層過熱，傳熱效果變差，不得已提高爐出口溫度，引起高溫裂解，促使有機熱載體迅速劣化。

三、延長有機熱載體使用壽命的措施

1.合理選用有機熱載體加熱爐，避免其超負荷運行。

2.有機熱載體鍋爐循環系統設計要舒暢，盡量減少不必要的彎頭和閥門，另外選用高質量的循環泵、法蘭、閥門和密封件等配置，避免系統泄漏。合理選用循環泵，確保爐管內有機熱載體的流速維持在安全流速以上，并且各爐管流速應盡量均勻。

3.根據具體的生產工藝和使用條件著重以運行安全、環保、節能、使用壽命為選擇要素，選用具有良好的化學熱穩定性，良好的熱傳導性能，較低的粘度、無腐蝕，低蒸汽壓，毒性小的有機熱載體。定期做好有機熱載體的檢測，一旦有機熱載體質量指標達到“警告”或“停止使用”時，及時進行處理，避免因有機熱載體劣化而發生安全事故。

4.設置高位槽，使高位槽處于一種相對低溫的狀態（不超過60℃），盡量采用氮氣覆蓋，加裝最低液位報警器，并保持一定的液位。

5.建立和完善安全管理制度和操作規程，有機熱載體鍋爐及傳熱系統運行時防止超溫、超壓。鍋爐停爐或暫停運行時，應保持系統繼續循環至油溫降至70。C以下時才能關閉循環泵，而且每次開爐時應先開啟循環泵。當發生突然停電或者循環系統發生故障時，采取通風降溫措施的同時，用冷的有機熱載體進行置換可以加快有機熱載體的冷卻以防止過熱。

6.及時清除爐體內壁、盤管壁上的灰垢，定期清洗管道、膨脹罐，消除鐵銹、雜質對有機熱載體的催化作用，保證傳熱效果良好。同時應盡可能使用品質比較好的燃煤，是燃煤產生的熱量能及時全面地傳遞給有機熱載體。

.7.定期補充新的有機熱載體。定期適當補充新的有機熱載體可以使系統中的殘炭量基本保持穩定。在補加或部分更換時，盡量選擇同一型號、性質相同的有機熱載體，避免因混用有機熱載體對鍋爐及系統安全運行產生影響。

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