[1]. مقدمة
بالمقارنة مع طرق التسخين التقليدية مثل التسخين المباشر والتسخين بالبخار، فإن تسخين زيت نقل الحرارة يتميز بمزايا توفير الطاقة، والتدفئة الموحدة، ودقة التحكم في درجة الحرارة العالية، وضغط التشغيل المنخفض، والسلامة والراحة. لذلك، منذ الثمانينيات، تطورت أبحاث وتطبيقات زيت نقل الحرارة في بلدي بسرعة، وتم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة التدفئة المختلفة في الصناعة الكيميائية، ومعالجة البترول، وصناعة البتروكيماويات، والألياف الكيماوية، والمنسوجات، والصناعات الخفيفة، ومواد البناء. والمعادن والحبوب والنفط وتجهيز الأغذية وغيرها من الصناعات.
تتناول هذه المقالة بشكل أساسي التكوين والمخاطر والعوامل المؤثرة وحلول فحم الكوك لزيت النقل الحراري أثناء الاستخدام.

[2]. تشكيل فحم الكوك
هناك ثلاثة تفاعلات كيميائية رئيسية في عملية نقل الحرارة لزيت نقل الحرارة: تفاعل الأكسدة الحرارية، والتكسير الحراري، وتفاعل البلمرة الحرارية. يتم إنتاج فحم الكوك عن طريق تفاعل الأكسدة الحرارية وتفاعل البلمرة الحرارية.
يحدث تفاعل البلمرة الحرارية عند تسخين زيت نقل الحرارة أثناء تشغيل نظام التسخين. سيولد التفاعل جزيئات كبيرة عالية الغليان مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والغرويات والإسفلت، والتي تترسب تدريجيًا على سطح المدفأة وخطوط الأنابيب لتكوين فحم الكوك.
يحدث تفاعل الأكسدة الحرارية بشكل رئيسي عندما يتصل زيت نقل الحرارة الموجود في خزان التمدد لنظام التسخين المفتوح بالهواء أو يشارك في الدورة الدموية. سيولد التفاعل كحولات منخفضة الجزيئية أو عالية الجزيئية، والألدهيدات، والكيتونات، والأحماض والمكونات الحمضية الأخرى، كما سيولد مواد لزجة مثل الغرويات والأسفلتين لتكوين فحم الكوك؛ الأكسدة الحرارية ناتجة عن ظروف غير طبيعية. بمجرد حدوث ذلك، فإنه سوف يسرع من تفاعلات التكسير الحراري والبلمرة الحرارية، مما يؤدي إلى زيادة اللزوجة بسرعة، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة، مما يسبب ارتفاع درجة الحرارة وفحم الكوك في أنبوب الفرن. سوف تتسبب المواد الحمضية المنتجة أيضًا في تآكل المعدات وتسربها.

[3]. مخاطر فحم الكوك
سوف يشكل فحم الكوك الناتج عن زيت نقل الحرارة أثناء الاستخدام طبقة عازلة، مما يؤدي إلى انخفاض معامل نقل الحرارة، وزيادة درجة حرارة العادم، وزيادة استهلاك الوقود؛ من ناحية أخرى، نظرًا لأن درجة الحرارة المطلوبة لعملية الإنتاج تظل دون تغيير، فإن درجة حرارة جدار أنبوب فرن التسخين سترتفع بشكل حاد، مما يتسبب في انتفاخ وتمزق أنبوب الفرن، وفي النهاية يحترق عبر أنبوب الفرن، مما يتسبب في احتراق فرن التسخين تشتعل فيها النيران وتنفجر، مما يتسبب في حوادث خطيرة مثل الإصابة الشخصية للمعدات والمشغلين. وفي السنوات الأخيرة، أصبحت مثل هذه الحوادث شائعة.

[4]. العوامل المؤثرة على فحم الكوك
(1) نوعية زيت نقل الحرارة
بعد تحليل عملية تكوين فحم الكوك المذكورة أعلاه، وجد أن استقرار الأكسدة والاستقرار الحراري لزيت نقل الحرارة يرتبطان ارتباطًا وثيقًا بسرعة وكمية فحم الكوك. العديد من حوادث الحرائق والانفجارات تنتج عن ضعف الاستقرار الحراري واستقرار الأكسدة لزيت نقل الحرارة، مما يسبب فحم الكوك بشكل خطير أثناء التشغيل.
(2) تصميم وتركيب نظام التدفئة
تؤثر المعلمات المختلفة التي يوفرها تصميم نظام التسخين وما إذا كان تركيب المعدات معقولًا بشكل مباشر على ميل فحم الكوك لزيت نقل الحرارة.
تختلف ظروف تركيب كل جهاز، مما سيؤثر أيضًا على عمر زيت نقل الحرارة. يجب أن يكون تركيب المعدات معقولاً ويلزم التصحيح في الوقت المناسب أثناء التشغيل لإطالة عمر زيت نقل الحرارة.
(3) التشغيل والصيانة اليومية لنظام التدفئة
لدى المشغلين المختلفين شروط موضوعية مختلفة مثل التعليم والمستوى الفني. حتى لو كانوا يستخدمون نفس معدات التدفئة وزيت نقل الحرارة، فإن مستوى التحكم في درجة حرارة نظام التدفئة ومعدل التدفق ليس هو نفسه.
تعتبر درجة الحرارة معلمة مهمة لتفاعل الأكسدة الحرارية وتفاعل البلمرة الحرارية لزيت نقل الحرارة. ومع ارتفاع درجة الحرارة، فإن معدل تفاعل هذين التفاعلين سيزداد بشكل حاد، وسيزداد أيضًا ميل التكويك وفقًا لذلك.
وفقا للنظريات ذات الصلة بمبادئ الهندسة الكيميائية: مع زيادة رقم رينولدز، يتباطأ معدل التكويك. يتناسب رقم رينولدز مع معدل تدفق زيت نقل الحرارة. ولذلك، كلما زاد معدل تدفق زيت نقل الحرارة، كلما كان فحم الكوك أبطأ.

[5]. حلول لفحم الكوك
من أجل إبطاء تكوين فحم الكوك وإطالة عمر خدمة زيت نقل الحرارة، ينبغي اتخاذ التدابير من الجوانب التالية:
(1) اختيار زيت نقل الحرارة من العلامة التجارية المناسبة ومراقبة اتجاه مؤشراته الفيزيائية والكيميائية
ينقسم زيت النقل الحراري إلى علامات تجارية حسب درجة حرارة الاستخدام. من بينها، يشمل زيت نقل الحرارة المعدني بشكل أساسي ثلاث علامات تجارية: L-QB280، L-QB300 وL-QC320، ودرجات حرارة استخدامها هي 280°C، 300°C و320°C على التوالي.
يجب اختيار زيت النقل الحراري ذو العلامة التجارية والجودة المناسبة التي تلبي معيار SH/T 0677-1999 "سائل نقل الحرارة" وفقًا لدرجة حرارة التسخين لنظام التسخين. في الوقت الحاضر، تختلف درجة حرارة الاستخدام الموصى بها لبعض زيوت نقل الحرارة المتوفرة تجاريًا تمامًا عن نتائج القياس الفعلية، مما يضلل المستخدمين وتحدث حوادث السلامة من وقت لآخر. يجب أن يجذب انتباه غالبية المستخدمين!
يجب أن يكون زيت نقل الحرارة مصنوعًا من زيت أساسي مكرر يتمتع بثبات حراري ممتاز ومضادات أكسدة عالية الحرارة وإضافات مضادة للتقشر. يمكن لمضادات الأكسدة ذات درجة الحرارة العالية أن تؤخر بشكل فعال أكسدة وسماكة زيت نقل الحرارة أثناء التشغيل؛ يمكن للعامل المضاد للتقشر ذو درجة الحرارة العالية أن يذيب فحم الكوك في أنابيب الفرن وخطوط الأنابيب، ويشتت ذلك في زيت نقل الحرارة، ويصفيه من خلال مرشح الالتفافية للنظام للحفاظ على أنابيب الفرن وخطوط الأنابيب نظيفة. بعد كل ثلاثة أو ستة أشهر من الاستخدام، يجب تتبع وتحليل اللزوجة ونقطة الوميض وقيمة الحمض وبقايا الكربون لزيت نقل الحرارة. عندما يتجاوز اثنان من المؤشرات الحد المحدد (بقايا الكربون لا تزيد عن 1.5%، قيمة الحمض لا تزيد عن 0.5 ملجم كوه/جم، معدل تغير نقطة الوميض لا يزيد عن 20%، معدل تغير اللزوجة لا يزيد عن 15%)، وينبغي النظر في إضافة بعض الزيت الجديد أو استبدال كل الزيت.
(2) تصميم معقول وتركيب نظام التدفئة
يجب أن يتبع تصميم وتركيب نظام تسخين زيت نقل الحرارة بدقة لوائح تصميم فرن الزيت الساخن التي صاغتها الإدارات ذات الصلة لضمان التشغيل الآمن لنظام التدفئة.
(3) توحيد التشغيل اليومي لنظام التدفئة
يجب أن يتبع التشغيل اليومي لنظام تسخين الزيت الحراري بدقة لوائح السلامة والإشراف الفني لأفران نقل الحرارة العضوية التي صاغتها الإدارات ذات الصلة، ومراقبة الاتجاهات المتغيرة للمعلمات مثل درجة الحرارة ومعدل تدفق الزيت الحراري في التدفئة النظام في أي وقت.
في الاستخدام الفعلي، يجب أن يكون متوسط ​​درجة الحرارة عند مخرج فرن التسخين أقل بـ 20 درجة مئوية على الأقل من درجة حرارة التشغيل لزيت نقل الحرارة.
يجب أن تكون درجة حرارة زيت نقل الحرارة في خزان التمدد للنظام المفتوح أقل من 60 درجة مئوية، ويجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 180 درجة مئوية.
يجب ألا يقل معدل تدفق زيت نقل الحرارة في فرن الزيت الساخن عن 2.5 م/ث لزيادة اضطراب زيت نقل الحرارة، وتقليل سمك الطبقة السفلية الراكدة في الطبقة الحدودية لنقل الحرارة و المقاومة الحرارية لنقل الحرارة بالحمل الحراري، وتحسين معامل نقل الحرارة بالحمل الحراري لتحقيق الغرض من تعزيز نقل حرارة السوائل.
(4) تنظيف نظام التدفئة
تشكل منتجات الأكسدة الحرارية والبلمرة الحرارية في البداية مواد لزجة عالية الكربون مبلمرة تلتصق بجدار الأنابيب. يمكن إزالة هذه المواد عن طريق التنظيف الكيميائي.
تشكل المواد اللزجة عالية الكربون أيضًا رواسب رسومية غير كاملة. التنظيف الكيميائي فعال فقط للأجزاء التي لم يتم تفحيمها بعد. يتم تشكيل فحم الكوك الجرافيتي بالكامل. ولم يعد التنظيف الكيميائي حلاً لهذا النوع من المواد. يستخدم التنظيف الميكانيكي في الغالب في الخارج. ويجب فحصه بشكل متكرر أثناء الاستخدام. عندما لا يتم تفحيم المواد اللزجة عالية الكربون المتكونة بعد، يمكن للمستخدمين شراء مواد التنظيف الكيميائية للتنظيف.

[6]. خاتمة
1. إن فحم الكوك لزيت نقل الحرارة أثناء عملية نقل الحرارة يأتي من منتجات تفاعل تفاعل الأكسدة الحرارية وتفاعل البلمرة الحرارية.
2. سيؤدي فحم الكوك لزيت نقل الحرارة إلى انخفاض معامل نقل الحرارة لنظام التسخين، وزيادة درجة حرارة العادم، وزيادة استهلاك الوقود. في الحالات الشديدة، سيؤدي ذلك إلى وقوع حوادث مثل الحريق والانفجار والإصابة الشخصية للمشغل في فرن التسخين.
3. من أجل إبطاء تكوين فحم الكوك، يجب اختيار زيت نقل الحرارة المحضر بزيت أساسي مكرر مع ثبات حراري ممتاز ومضافات مضادة للأكسدة ومضادة للقاذورات بدرجة حرارة عالية. بالنسبة للمستخدمين، يجب اختيار المنتجات التي يتم تحديد درجة حرارة استخدامها من قبل الهيئة.
4. يجب تصميم وتركيب نظام التدفئة بشكل معقول، ويجب أن يكون التشغيل اليومي لنظام التدفئة موحدًا أثناء الاستخدام. يجب اختبار اللزوجة ونقطة الوميض والقيمة الحمضية والكربون المتبقي لزيت نقل الحرارة قيد التشغيل بانتظام لمراقبة اتجاهاتها المتغيرة.
5. يمكن استخدام عوامل التنظيف الكيميائية لتنظيف فحم الكوك الذي لم يتفحم بعد في نظام التدفئة.