有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的清洗及重要性

李 洋

(安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230051)

0 引言

有機(jī)熱載體是一種將熱量間接傳遞給換熱設(shè)備的可循環(huán)加熱使用的媒介，具有使用壓力低、溫度高且范圍廣、傳熱效率高、系統(tǒng)溫度控制精確度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時該介質(zhì)節(jié)能效果好、操作性能優(yōu)良。但是有機(jī)熱載體在高溫使用過程中易發(fā)生劣化或受污染，都可能造成有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的結(jié)焦、積炭，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的傳熱效果，造成燃料能源的浪費(fèi)，甚至可能造成受熱面爆管，引發(fā)有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的事故隱患，可能給企業(yè)帶來嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故和經(jīng)濟(jì)損失[1-3]。因此，探討有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的清洗對其鍋爐及系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

1 有機(jī)熱載體的劣化因素

有機(jī)熱載體的劣化因素主要有過熱超溫、氧化變質(zhì)、化學(xué)污染等。

1.1 過熱超溫

有機(jī)熱載體在使用過程中不能超過其最高允許使用溫度，過熱超溫就會發(fā)生分解，可能導(dǎo)致有機(jī)熱載體的成分、純度、溫度產(chǎn)生一定的影響。其中有機(jī)熱載體高溫分解的高沸物或不可溶解的產(chǎn)物可能增加其黏度，引起傳熱和流動受阻，造成有機(jī)熱載體在系統(tǒng)中的流速減小和壁溫升高，進(jìn)而導(dǎo)致其殘?zhí)亢吭黾?，造成受熱面管結(jié)焦、積炭，甚至導(dǎo)致有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的管材損壞，引發(fā)其鍋爐設(shè)備及供熱系統(tǒng)的安全隱患。

1.2 氧化變質(zhì)

有機(jī)熱載體與空氣中的氧氣接觸時就會發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)有機(jī)熱載體在系統(tǒng)高溫運(yùn)行條件下與空氣或氧氣接觸會造成快速及嚴(yán)重的氧化變質(zhì)，引起有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)事故的發(fā)生和有機(jī)熱載體使用壽命變短。因此，在有機(jī)熱載體使用過程中應(yīng)盡量避免其與空氣(或氧)接觸，保證有機(jī)熱載體鍋爐及系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.3 化學(xué)污染

有機(jī)熱載體的化學(xué)污染主要是不同化學(xué)性質(zhì)的有機(jī)熱載體在高溫運(yùn)行過程中可能會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成了原來有機(jī)熱載體的基本特性發(fā)生變化，從而影響有機(jī)熱載體鍋爐及整個系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，有機(jī)熱載體的劣化原因還有很多，如有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)設(shè)計不合理、泄漏以及操作方法有誤等引起的有機(jī)熱載體劣化變質(zhì)。

2 有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)中劣化物的特性

有機(jī)熱載體在高溫運(yùn)行過程中，劣化的有機(jī)熱載體在其鍋爐及傳熱系統(tǒng)中的管壁上可能會形成的一定量的污垢物質(zhì)，主要有瀝青狀污垢、膠質(zhì)污垢、結(jié)焦物、炭化物等。

瀝青狀污垢形成的過程主要是由于黏性較大的聚合物以及有機(jī)熱載體中的雜質(zhì)沉積而成，通常存在于低速區(qū)域、低位貯槽及膨脹罐底部等，一般比較容易清除；膠質(zhì)污垢一般是黏附力較強(qiáng)的黏性有機(jī)熱載體爐污垢，含有焦油瀝青與聚合物，屬于程度較輕的垢物，通常存在于爐管內(nèi)壁和循環(huán)系統(tǒng)的管道壁上，該種垢物為硬化初級的物質(zhì)，一般較難清除干凈；結(jié)焦物主要組分是焦質(zhì)與瀝青質(zhì)，是在高溫運(yùn)行過程中發(fā)生脫氫、縮合反應(yīng)形成的固態(tài)微粒狀或網(wǎng)狀結(jié)焦物，結(jié)焦垢物傳熱系數(shù)較小，有機(jī)熱載體受熱面及傳熱系統(tǒng)管壁上結(jié)焦后會嚴(yán)重影響傳熱效率，通常有機(jī)熱載體結(jié)焦物清除較為困難；炭化物通常是結(jié)焦物進(jìn)一步炭化形成的較硬的垢物， 是有機(jī)熱載體硬化程度最嚴(yán)重且最難清除的一種污垢，甚至造成鍋爐受熱面及系統(tǒng)管道堵塞，更甚者引起鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)損壞或報廢。

3 有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的清洗方法

有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的清洗方法主要有化學(xué)清洗法和物理清洗法。

3.1 化學(xué)清洗法

有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的化學(xué)清洗法分為無機(jī)清洗法和有機(jī)清洗法。

3.1.1 無機(jī)清洗法

無機(jī)清洗法主要是通過液相的堿性藥劑加表面活性劑混合的無機(jī)清洗劑對有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)進(jìn)行清洗，一般無機(jī)清洗法的成本較低，溶液配制比較簡單。該方法的清洗效果因溶液的配方和清洗操作方式的不同，差異性較大，特別是選擇合適的表面活性劑和適當(dāng)?shù)呐浔扔绕渲匾瑫r該方法清洗的時間較長，無機(jī)清洗溶劑容易影響有機(jī)熱載體品質(zhì)甚至造成有機(jī)熱載體的劣化變質(zhì)。

3.1.2 有機(jī)清洗法

有機(jī)清洗法主要是采用對有機(jī)熱載體垢物溶解性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑來清洗有機(jī)熱載體系統(tǒng)。該方法一般對有機(jī)熱載體垢物溶解能力較強(qiáng)，對金屬腐蝕性較弱，清洗操作簡單，時間較短，通?？梢圆捎糜袡C(jī)熱載體循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)清洗，達(dá)到更好的清洗效果，同時有機(jī)清洗的溶劑對有機(jī)熱載體污染性較小，但有機(jī)清洗溶劑成本普遍較高，國內(nèi)外采用的較少。

3.2 物理清洗法

物理清洗法就是通過采用人工對有機(jī)熱載體系統(tǒng)中的垢物進(jìn)行物理清除。在有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)中，膨脹罐和低位槽底部及循環(huán)管路死角通常會沉積較多的油垢，若不及時對這些垢物進(jìn)行清洗，容易對系統(tǒng)中的有機(jī)熱載體造成污染.由于膨脹罐和低位槽表面積較大，采用化學(xué)清洗所需溶劑量較大，清洗成本較高，通常采用人工進(jìn)行物理清洗，必要時也可以采用物理清洗和化學(xué)清洗相結(jié)合。

4 有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)清洗的重要性

有機(jī)熱載體在高溫運(yùn)行過程中，容易造成劣化變質(zhì)以及嚴(yán)重污染，可能會在有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的管道內(nèi)壁上結(jié)焦、積炭，引起系統(tǒng)循環(huán)量變小，易造成有機(jī)熱載體的過熱超溫，加速有機(jī)熱載體劣化，降低傳熱效率，嚴(yán)重會造成受熱面及系統(tǒng)管道損壞，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至引發(fā)安全事故。因此，有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱受到嚴(yán)重污染或有機(jī)熱載體已經(jīng)劣化變質(zhì)必須及時進(jìn)行清洗，這對保證有機(jī)熱載體鍋爐及系統(tǒng)安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。

5 結(jié)語

有機(jī)熱載體長期在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，可能會造成其發(fā)生劣化變質(zhì)，在有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)的管壁上結(jié)焦、積炭，產(chǎn)生大量的劣化產(chǎn)物。選擇合適的清洗方法對系統(tǒng)中的類化產(chǎn)物進(jìn)行及時清洗消除，才能減少企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失和降低生產(chǎn)安全隱患，保證有機(jī)熱載體鍋爐及傳熱系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。