王世惠

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司濟(jì)南分公司

有機(jī)熱載體是作為傳熱介質(zhì)使用的有機(jī)物質(zhì)的統(tǒng)稱,也被稱為熱傳導(dǎo)液、導(dǎo)熱油、熱媒等［1］,是一種用于間接傳熱的有機(jī)介質(zhì)。其具有能在較低的蒸汽壓下產(chǎn)生高溫、傳熱效率高、運(yùn)輸方便等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。

高位槽也可叫做膨脹槽,在液相導(dǎo)熱油爐加熱系統(tǒng)中,膨脹槽的設(shè)置必不可少。高位槽通常設(shè)置在系統(tǒng)的最高點(diǎn),因此除容納導(dǎo)熱油受熱膨脹量外,還兼有其他重要功能,如新填裝產(chǎn)品中輕組分和運(yùn)行中產(chǎn)生的低沸物的排空、補(bǔ)充蒸發(fā)及操作損耗、氮?dú)饷芊獾?。輔助排氣管是有機(jī)熱載體系統(tǒng)中用來輔助系統(tǒng)排氣、排輕組分的管線,其下端安裝在系統(tǒng)油氣分離器的前端,上端與高位槽相連,靠近高位槽端安裝有閥門。有機(jī)熱載體系統(tǒng)中,高位槽未使用惰性氣體進(jìn)行密封的系統(tǒng)叫做開式系統(tǒng)。

A公司是一家主營(yíng)生產(chǎn)苯類及工業(yè)萘的煤化工企業(yè),其中工業(yè)萘車間蒸餾塔再沸器及石油焦車間固體瀝青融化因工藝選擇導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)。該公司采購(gòu)符合GB 23971-2009國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)城L-QB300礦物型導(dǎo)熱油25 t,同時(shí)采購(gòu)1臺(tái)2 100 kW鏈條爐排式燃煤熱載體爐,為滿足車間正常用熱需求,熱載體爐出口油溫為260 ℃左右。本文通過該企業(yè)的用油檢測(cè)實(shí)例,闡明在沒有惰性氣體密封并帶有輔助排氣管的開式強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中,高位槽的安裝高度、系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行過程中連接高位槽的輔助排氣管的規(guī)范操作對(duì)防止有機(jī)熱載體氧化變質(zhì)的重要性。

在用油品檢測(cè)

自A公司初裝導(dǎo)熱油起,系統(tǒng)運(yùn)行10個(gè)月后,對(duì)在用油品進(jìn)行了1次檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見表1。

根據(jù)表1的分析結(jié)果,在用油品殘?zhí)恐狄呀?jīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 24747-2009《有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件》的停止使用指標(biāo),其余指標(biāo)均在允許使用質(zhì)量指標(biāo)范圍內(nèi)。針對(duì)這一情況,考慮到初裝用油時(shí)間較短,建議廠家縮短油品檢測(cè)周期,密切觀察油品指標(biāo)的變化。4個(gè)月后,對(duì)在用油品進(jìn)行了第2次檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見表2。

根據(jù)表2分析結(jié)果,在用油品殘?zhí)俊?0 ℃運(yùn)動(dòng)黏度及酸值已經(jīng)達(dá)到GB 24747-2009的停止使用指標(biāo),且3項(xiàng)指標(biāo)較上一次檢測(cè)有明顯的惡化,根據(jù)以上情況,考慮到企業(yè)的安全生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)行,應(yīng)廠家要求,長(zhǎng)城導(dǎo)熱油技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)考察了解并進(jìn)行技術(shù)交流,并建議廠家立即停工檢查設(shè)備并換油。

現(xiàn)場(chǎng)拜訪及交流分析

現(xiàn)場(chǎng)拜訪發(fā)現(xiàn),有機(jī)熱載體系統(tǒng)高位膨脹槽位于生產(chǎn)物料配制釜上方,配制釜外壁上有油品淋過的痕跡(圖1),據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工人介紹,這是有機(jī)熱載體系統(tǒng)升溫階段從高位槽放空管溢出的導(dǎo)熱油噴淋所致。

現(xiàn)場(chǎng)工作人員反映,有機(jī)熱載體系統(tǒng)的高、低位槽直接與大氣相通,沒有惰性氣體密封,在正常的生產(chǎn)運(yùn)行過程中,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)高位槽頂部的放空管處有陣陣“熱氣”冒出,同時(shí)能夠聽到高位槽上陣陣聲響,高位槽與系統(tǒng)用熱管線最高點(diǎn)的垂直距離約1 m,高位槽上配有帶閥門的輔助排氣管;鍋爐盤管內(nèi)導(dǎo)熱油的流速高于2 m/s,有機(jī)熱載體爐出口壓力為0.5 MPa,出口油溫為260 ℃,鍋爐入口處配有2臺(tái)并聯(lián)的高溫?zé)嵊脱h(huán)泵,系統(tǒng)無漏點(diǎn),運(yùn)行平穩(wěn)。有機(jī)熱載體爐日燃煤消耗量呈上升趨勢(shì)。有機(jī)熱載體系統(tǒng)流程見圖2。

表1 在用導(dǎo)熱油第1次檢測(cè)結(jié)果

表2 在用導(dǎo)熱油第2次檢測(cè)結(jié)果

系統(tǒng)運(yùn)行存在問題

通過觀察及現(xiàn)場(chǎng)交流,認(rèn)為有機(jī)熱載體系統(tǒng)運(yùn)行存在以下問題:

系統(tǒng)初裝油之后導(dǎo)熱油升溫過快

油品升溫過快,使得系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)熱油短時(shí)間內(nèi)膨脹過快,或因管線內(nèi)殘存的水分迅速氣化,導(dǎo)致系統(tǒng)在高位槽處噴油,高溫油從高處噴出易引發(fā)火災(zāi)、燙傷人員等安全事故,同時(shí)升溫過快容易引起鍋爐盤管內(nèi)有機(jī)熱載體過熱超溫,增加油品發(fā)生熱裂解的概率。

圖1 配制釜外壁上的油品痕跡

圖2 有機(jī)熱載體系統(tǒng)流程

高位槽的安裝高度不夠

高位槽的安裝高度低,系統(tǒng)不能產(chǎn)生足夠的靜壓力,使系統(tǒng)穩(wěn)定性差,同時(shí)管線內(nèi)熱油易通過膨脹管與高位槽內(nèi)導(dǎo)熱油發(fā)生熱交換,使得高位槽內(nèi)的油溫過高。根據(jù)TSG0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定,建議高位槽底部應(yīng)不低于系統(tǒng)用油最高點(diǎn)1.5 m。

連接于高位槽上的輔助排氣管閥門長(zhǎng)期處于開啟狀態(tài)

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,高溫油品通過輔助排氣管進(jìn)入高位槽,使得高位槽參與熱油循環(huán),高位槽直接與大氣相通,油品在高溫狀態(tài)下長(zhǎng)期與空氣接觸,發(fā)生熱氧化,加快油品的老化,油品指標(biāo)迅速惡化(見表1、表2)。

系統(tǒng)燃煤鍋爐的日燃煤消耗量明顯增加

根據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)司爐人員溝通了解,日燃煤消耗量較之前增加約200 kg,一是由于高位槽長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)造成部分熱損失;二是由于油品老化變質(zhì),系統(tǒng)管線內(nèi)逐漸形成油泥、結(jié)焦,降低了有機(jī)熱載體系統(tǒng)的換熱效率。

設(shè)備改造及規(guī)范操作

按照技術(shù)人員的改造意見,A公司進(jìn)行了停工檢修并改造設(shè)備,提升了系統(tǒng)高位槽高度,使得高位槽底部高出系統(tǒng)最高用油管線點(diǎn)2 m以上,同時(shí)將設(shè)備用油管線內(nèi)舊導(dǎo)熱油放出,對(duì)系統(tǒng)用油管線進(jìn)行了清洗(圖3)。管線清理完畢后,經(jīng)過長(zhǎng)城導(dǎo)熱油技術(shù)人員的推薦,根據(jù)企業(yè)的實(shí)際用油工況,再次裝填了21 t(有部分舊油未完全從系統(tǒng)內(nèi)放出)長(zhǎng)城L-QB300礦物型導(dǎo)熱油。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)清洗系統(tǒng)用油管線

換油后續(xù)跟蹤

新油裝入系統(tǒng)冷循環(huán)(有機(jī)熱載體系統(tǒng)鍋爐不點(diǎn)火的情況下開啟循環(huán)泵)2 h之后,對(duì)系統(tǒng)油品進(jìn)行了檢測(cè)分析,因設(shè)備清洗不徹底,冷循環(huán)后的舊油與新油指標(biāo)有較大差別。為此長(zhǎng)城導(dǎo)熱油技術(shù)人員對(duì)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行了統(tǒng)一培訓(xùn),規(guī)范了操作流程,使系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行條件下連接高位槽的輔助排氣管閥門處于關(guān)閉狀態(tài),高位槽溫度接近常溫,避免了油品熱氧化。每年定期對(duì)該企業(yè)進(jìn)行在用導(dǎo)熱油的檢測(cè)企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中因系統(tǒng)跑冒滴漏陸續(xù)補(bǔ)充過部分新油,油品檢測(cè)結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行正常,油品指標(biāo)變化趨于平穩(wěn)。換油后的持續(xù)油品檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 換油后油品跟蹤分析結(jié)果

結(jié)束語

導(dǎo)熱油長(zhǎng)時(shí)間高溫,與空氣接觸發(fā)生熱氧化,會(huì)使油品產(chǎn)生酸性物質(zhì),使得油品的黏度、酸值升高,在系統(tǒng)內(nèi)逐漸產(chǎn)生油泥、結(jié)焦,從而影響系統(tǒng)換熱效率,導(dǎo)致能耗增加,進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患。為降低開式系統(tǒng)能耗,應(yīng)該盡量做到控制系統(tǒng)高位槽(有機(jī)熱載體系統(tǒng)與空氣接觸部件)油溫接近常溫,從而在系統(tǒng)內(nèi)形成冷油液封,防止油品氧化,在確保設(shè)備安全運(yùn)營(yíng)的同時(shí)增加導(dǎo)熱油的使用壽命。