一起導熱油鍋爐爆管的原因分析

鐘金華

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院龍巖分院 ,福建 龍巖 364000）

1 引言

導熱油鍋爐是以煤、油、氣為燃料，以導熱油為循環(huán)介質供熱的新型熱能設備，采用高溫循環(huán)泵強制導熱油進行閉路循環(huán)，在將熱能供用熱設備后重新返回鍋爐中加熱的工藝流程。由于它具有高溫、低壓的優(yōu)點，且其供熱溫度可精確控制，因安全高效正在石油、化工、印染、食品、化纖、塑膠、涂料、建材等工業(yè)企業(yè)中快速普及使用。

如果導熱油選用不當，或者運行中發(fā)生過熱、氧化等導致有機熱載體劣化，將會管路積炭、結焦，不僅大幅降低導熱油鍋爐的傳熱效率，使能耗成本大幅增加，而且能引發(fā)導熱油鍋爐金屬高溫腐蝕和垢下腐蝕損傷，使爐管金屬產(chǎn)生損傷裂紋或腐蝕孔，嚴重時可燒毀爐管，導熱油泄漏引發(fā)火災和人身傷亡等重大事故。

2 鍋爐情況概述

某林化廠鍋爐DRL-160ML，制造日期1997年7月1日，并與同年9月投入使用，2006年7月該鍋爐隨廠搬遷至工業(yè)園區(qū)，2013年2月鍋爐檢驗時發(fā)現(xiàn): 從下往上第六排（爐門正對面）盤管爆管滲漏。對有機熱載體油取樣進行多次的檢測，檢測結果見表1。

3 使用情況調查

該鍋爐在1999年9月至2006年7月使用期間的介質為L-QB280型礦物油，期間導熱油未化驗。2006年搬遷至公園區(qū)時，使用的有機熱載體是由德國朗盛化學公司生產(chǎn)的DIPHYL DL牌的L-QC合成油，系統(tǒng)油量約16噸，開式系統(tǒng)運行。導熱油最高允許使用溫度為310℃，有機熱載體用于加熱樹脂，生產(chǎn)工藝要求溫度為270℃～285℃，鍋爐運行出口有機熱載體油溫295℃～310℃，回油溫度在260℃～280℃，回油的壓力在0.46 MPa。

4 原因分析

現(xiàn)在從三方面對該事故進行分析。

圖1 盤管爆管

表1 導熱油化驗數(shù)據(jù)

4.1 有機熱載體選型錯誤

該起事故的主要原因是由于導熱油選型錯誤，超溫使用造成有機熱載體的劣化，進而使受熱面結焦、結炭，導致盤管的過熱而破裂。從兩方面闡述該公司選擇的油品錯誤。

4.1.1 從最高使用溫度方面

中國特種設備檢測研究院關于德國朗盛導熱油型式試驗報告最高溫度為310℃，根據(jù)《鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》第11.1.4最高工作溫度的規(guī)定：燃煤有機熱載體的最高工作溫度應當?shù)陀谄渥罡咴试S溫度的20℃，據(jù)調查：鍋爐運行出口有機熱載體油溫295℃～310℃，導熱油長期在高溫下運行，分子內碳鏈發(fā)生斷裂，導致化合物分解成氣體、低分子化合物及自由基，而自由基又極易與其他分子發(fā)生聚合而生產(chǎn)高分子聚合物，而裂解或聚合產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性、導熱性、閃點、運動黏度等物理和化學性質都發(fā)生了變化，影響有機熱載體的使用性能。油質劣化使受熱面結焦、結炭，鍋爐的熱效率降低，必須通過提高爐膛溫度的形式才可達到生產(chǎn)工藝溫度的要求，進一步加劇了導熱油在超溫下運行。

4.1.2 5%低沸物的餾出溫度方面

有機熱載體的低沸物通常是其裂解的產(chǎn)物，定義為：在有機熱載體中餾出溫度低于未使用時初餾點的物質，其測定的意義：以5%低沸物餾出溫度作為判斷和控制低沸物對系統(tǒng)運行安全性影響的判定指標，可防止過多的低沸物以氣體型式存在于系統(tǒng)中，確保鍋爐及傳熱系統(tǒng)的安全運行。在最高工作溫度高于未使用有機熱載體初餾點的條件下，5%低沸物的餾出溫度小于等于未使用有機熱載體的2%餾出溫度（275.2℃）為安全警告質量指標；當5%低沸物的餾出溫度小于等于有機熱載體系統(tǒng)的回流溫度時，為停止使用質量指標，即新購導熱油已經(jīng)不適用與該生產(chǎn)系統(tǒng)。

4.2 開式系統(tǒng)缺陷導致油品氧化

中國特種設備檢測研究院關于德國朗盛導熱油型式試驗報告中注明，該油品必須在閉式系統(tǒng)中使用。開式系統(tǒng)導致導熱油與空氣中的氧接觸，會氧化生產(chǎn)有機酸，有機酸可進一步促進聚合反應，隨著溫度的上升，聚合反應的速度也會加快，其結果可導致黏度的增加，而且所生產(chǎn)的有機酸遇水后會對設備有腐蝕作用。

4.3 導熱油換油前未清洗

據(jù)調查，該爐在搬遷至公園區(qū)前使用的是礦物油，而搬遷至工業(yè)園區(qū)后更換為德國朗盛化學公司生產(chǎn)的DIPHYL DL牌的L-QC合成油，搬遷后未對高位槽、低位槽、盤管等進行清洗，造成導熱油系統(tǒng)里殘余的礦物油與新購買的合成油混用在一起。合成型液相有機熱載體與礦物型有機熱載體不宜混用。舊系統(tǒng)管壁上粘附較多的已劣化的導熱油，換油后殘留的劣化的有機熱載體或污染物對新注入的有機熱載體產(chǎn)生促進作用，促使其加速劣化。

導熱油鍋爐雖能在較低的運行壓力下獲得較高的工作溫度，但如果設計選型不當，或者運行中發(fā)生過熱、氧化等原因造成導熱油品質劣化，受熱面結焦、積炭，不僅影響傳熱，浪費能源，而且易燒損爐管，導致爆管或導熱油泄露、引發(fā)火災等安全事故，應該從導熱油選型和使用兩方面預防。

5 結語

通過分析該起導熱油爆管事故，提出了導熱油在選型和使用中應該注意的事項，避免此類事故的發(fā)生，確保鍋爐在安全、節(jié)能條件下運行。

[1]羅斌華，李艷莉，鐘理.導熱油油垢清洗研究[J].清洗世界，2004,20（1）:29-30.

[2]姜韜.導熱油爐運行中應注意的幾個問題[J].木材工業(yè)，2000,14（5）:31-32.

[3]TSG G0001-2012 鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程.中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布.