[1]. Wstęp
W porównaniu z tradycyjnymi metodami ogrzewania, takimi jak ogrzewanie bezpośrednie i ogrzewanie parowe, ogrzewanie olejowe poprzez wymianę ciepła ma zalety polegające na oszczędności energii, równomiernym ogrzewaniu, wysokiej dokładności kontroli temperatury, niskim ciśnieniu roboczym, bezpieczeństwie i wygodzie. Dlatego też od lat 80. XX wieku badania i zastosowanie oleju do wymiany ciepła w moim kraju szybko się rozwinęły i jest on szeroko stosowany w różnych systemach grzewczych w przemyśle chemicznym, przetwórstwie ropy naftowej, przemyśle petrochemicznym, włóknach chemicznych, tekstyliach, przemyśle lekkim, materiałach budowlanych , metalurgia, przetwórstwo zbóż, ropy i żywności oraz inne gałęzie przemysłu.
W artykule omówiono głównie powstawanie, zagrożenia, czynniki wpływające i rozwiązania koksowania oleju ciepłonośnego podczas jego użytkowania.

[2]. Tworzenie się koksowania
Istnieją trzy główne reakcje chemiczne w procesie wymiany ciepła oleju przenoszącego ciepło: reakcja utleniania termicznego, kraking termiczny i reakcja polimeryzacji termicznej. Koksowanie powstaje w wyniku reakcji utleniania termicznego i reakcji polimeryzacji termicznej.
Reakcja polimeryzacji termicznej zachodzi podczas podgrzewania oleju przenoszącego ciepło podczas pracy układu grzewczego. W wyniku reakcji powstaną wysokowrzące makrocząsteczki, takie jak wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, koloidy i asfalten, które stopniowo osadzają się na powierzchni grzejnika i rurociągu, tworząc koks.
Reakcja utleniania termicznego zachodzi głównie wtedy, gdy olej przenoszący ciepło w naczyniu wyrównawczym otwartego systemu grzewczego styka się z powietrzem lub uczestniczy w obiegu. W wyniku reakcji powstaną niskocząsteczkowe lub wysokocząsteczkowe alkohole, aldehydy, ketony, kwasy i inne składniki kwasowe, a ponadto powstaną lepkie substancje, takie jak koloidy i asfalten, tworząc koks; utlenianie termiczne jest spowodowane nieprawidłowymi warunkami. Gdy to nastąpi, przyspieszy reakcje pękania termicznego i polimeryzacji termicznej, powodując szybki wzrost lepkości, zmniejszając wydajność wymiany ciepła, powodując przegrzanie i koksowanie rur pieca. Wytwarzane substancje kwaśne będą również powodować korozję i wycieki sprzętu.

[3]. Zagrożenia związane z koksowaniem
Koksowanie powstające podczas użytkowania oleju przenoszącego ciepło utworzy warstwę izolacyjną, powodując spadek współczynnika przenikania ciepła, wzrost temperatury spalin i wzrost zużycia paliwa; z drugiej strony, ponieważ temperatura wymagana w procesie produkcyjnym pozostaje niezmieniona, temperatura ścianki rury pieca grzewczego gwałtownie wzrośnie, powodując wybrzuszenie i pęknięcie rury pieca, a ostatecznie przepalenie rury pieca, powodując zapalenie się pieca grzewczego zapalić się i eksplodować, powodując poważne wypadki, takie jak obrażenia ciała sprzętu i operatorów. W ostatnich latach tego typu wypadki są na porządku dziennym.

[4]. Czynniki wpływające na koksowanie
(1) Jakość oleju przenoszącego ciepło
Po przeanalizowaniu powyższego procesu tworzenia koksowania stwierdzono, że stabilność utleniania i stabilność termiczna oleju przenoszącego ciepło są ściśle powiązane z szybkością i ilością koksowania. Wiele wypadków związanych z pożarami i eksplozjami jest spowodowanych słabą stabilnością termiczną i odpornością na utlenianie oleju przenoszącego ciepło, co powoduje poważne koksowanie podczas pracy.
(2) Projektowanie i montaż systemu grzewczego
Różne parametry wynikające z projektu systemu grzewczego oraz to, czy instalacja sprzętu jest rozsądna, bezpośrednio wpływają na skłonność oleju do koksowania.
Warunki instalacji każdego urządzenia są różne, co również wpływa na żywotność oleju przenoszącego ciepło. Instalacja sprzętu musi być rozsądna i wymagana jest terminowa naprawa podczas rozruchu, aby przedłużyć żywotność oleju przenoszącego ciepło.
(3) Codzienna obsługa i konserwacja systemu grzewczego
Różni operatorzy mają różne obiektywne warunki, takie jak wykształcenie i poziom techniczny. Nawet jeśli używają tego samego sprzętu grzewczego i oleju przenoszącego ciepło, ich poziom kontroli temperatury i natężenia przepływu w systemie grzewczym nie jest taki sam.
Temperatura jest ważnym parametrem reakcji utleniania termicznego i reakcji polimeryzacji termicznej oleju przenoszącego ciepło. Wraz ze wzrostem temperatury szybkość reakcji tych dwóch reakcji gwałtownie wzrośnie, a tendencja do koksowania również odpowiednio wzrośnie.
Zgodnie z odpowiednimi teoriami zasad inżynierii chemicznej: wraz ze wzrostem liczby Reynoldsa szybkość koksowania maleje. Liczba Reynoldsa jest proporcjonalna do natężenia przepływu oleju przenoszącego ciepło. Dlatego im większe natężenie przepływu oleju przenoszącego ciepło, tym wolniejsze koksowanie.

[5]. Rozwiązania koksowania
Aby spowolnić powstawanie koksowania i przedłużyć żywotność oleju przenoszącego ciepło, należy podjąć działania w następujących aspektach:
(1) Wybierz olej do wymiany ciepła odpowiedniej marki i monitoruj trend jego wskaźników fizycznych i chemicznych
Oleje do przenoszenia ciepła dzielą się na marki ze względu na temperaturę stosowania. Wśród nich mineralny olej do przenoszenia ciepła obejmuje głównie trzy marki: L-QB280, L-QB300 i L-QC320, a ich temperatury stosowania wynoszą odpowiednio 280℃, 300℃ i 320℃.
Olej do wymiany ciepła odpowiedniej marki i jakości, spełniający normę SH/T 0677-1999 „Heat Transfer Fluid” należy dobierać w zależności od temperatury ogrzewania instalacji grzewczej. Obecnie zalecana temperatura stosowania niektórych dostępnych na rynku olejów do przenoszenia ciepła znacznie odbiega od rzeczywistych wyników pomiarów, co wprowadza użytkowników w błąd i czasami dochodzi do wypadków związanych z bezpieczeństwem. Powinien przyciągnąć uwagę większości użytkowników!
Olej do przenoszenia ciepła powinien być wykonany z rafinowanego oleju bazowego o doskonałej stabilności termicznej oraz z antyoksydantów wysokotemperaturowych i dodatków zapobiegających osadzaniu się kamienia. Przeciwutleniacz wysokotemperaturowy może skutecznie opóźnić utlenianie i zagęszczanie oleju przenoszącego ciepło podczas pracy; wysokotemperaturowy środek zapobiegający osadzaniu się kamienia może rozpuścić koks w rurach i rurociągach pieca, rozproszyć go w oleju przenoszącym ciepło i przefiltrować przez filtr obejściowy systemu, aby utrzymać rury i rurociągi pieca w czystości. Co trzy lub sześć miesięcy użytkowania należy sprawdzić i przeanalizować lepkość, temperaturę zapłonu, liczbę kwasową i pozostałość węgla w oleju do przenoszenia ciepła. Gdy dwa ze wskaźników przekraczają określony limit (pozostałość węgla nie większa niż 1,5%, liczba kwasowa nie większa niż 0,5mgKOH/g, szybkość zmiany temperatury zapłonu nie większa niż 20%, szybkość zmiany lepkości nie większa niż 15%), należy rozważyć dodanie nowej ilości oleju lub wymianę całego oleju.
(2) Rozsądny projekt i instalacja systemu grzewczego
Projekt i instalacja systemu ogrzewania olejowego do wymiany ciepła powinna ściśle odpowiadać przepisom projektowym pieca na gorący olej opracowanym przez odpowiednie działy, aby zapewnić bezpieczną pracę systemu grzewczego.
(3) Standaryzacja codziennej pracy systemu grzewczego
W codziennej eksploatacji instalacji ogrzewania olejem termicznym należy ściśle przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i nadzoru technicznego dotyczących pieców z organicznym nośnikiem ciepła opracowanych przez odpowiednie wydziały oraz monitorować zmieniające się trendy parametrów, takich jak temperatura i natężenie przepływu oleju grzewczego w instalacji grzewczej. systemu w dowolnym momencie.
W rzeczywistym użytkowaniu średnia temperatura na wylocie pieca grzewczego powinna być co najmniej o 20℃ niższa od temperatury roboczej oleju przenoszącego ciepło.
Temperatura oleju przenoszącego ciepło w naczyniu wyrównawczym układu otwartego powinna być niższa niż 60 ℃, a temperatura nie powinna przekraczać 180 ℃.
Natężenie przepływu oleju ciepłonośnego w piecu olejowym nie powinno być mniejsze niż 2,5 m/s, aby zwiększyć turbulencje oleju ciepłonośnego, zmniejszyć grubość zastoju dolnej warstwy w warstwie granicznej wymiany ciepła oraz konwekcyjny opór cieplny przenoszenia ciepła i poprawiają współczynnik konwekcyjnego przenikania ciepła, aby osiągnąć cel polegający na zwiększeniu wymiany ciepła płynu.
(4) Czyszczenie instalacji grzewczej
Produkty utleniania termicznego i polimeryzacji termicznej tworzą najpierw spolimeryzowane, lepkie substancje o wysokiej zawartości węgla, które przylegają do ścianki rury. Substancje takie można usunąć poprzez czyszczenie chemiczne.
Lepkie substancje o wysokiej zawartości węgla tworzą ponadto niecałkowicie grafitowane osady. Czyszczenie chemiczne jest skuteczne tylko w przypadku części, które nie zostały jeszcze zwęglone. Powstaje całkowicie grafitowany koks. Czyszczenie chemiczne nie jest już rozwiązaniem problemu tego typu substancji. Czyszczenie mechaniczne jest stosowane głównie za granicą. Należy go często sprawdzać podczas użytkowania. Gdy powstałe lepkie substancje o wysokiej zawartości węgla nie zostały jeszcze zwęglone, użytkownicy mogą zakupić chemiczne środki czyszczące do czyszczenia.

[6]. Wniosek
1. Koksowanie oleju do wymiany ciepła podczas procesu wymiany ciepła pochodzi z produktów reakcji reakcji utleniania termicznego i reakcji polimeryzacji termicznej.
2. Koksowanie oleju przenoszącego ciepło spowoduje spadek współczynnika przenikania ciepła systemu grzewczego, wzrost temperatury spalin i wzrost zużycia paliwa. W ciężkich przypadkach doprowadzi to do wystąpienia wypadków takich jak pożar, eksplozja i obrażenia ciała operatora pieca grzewczego.
3. Aby spowolnić powstawanie koksów, należy wybrać olej do nośników ciepła przygotowany na bazie rafinowanego oleju bazowego o doskonałej stabilności termicznej i wysokotemperaturowych dodatkach przeciwutleniających i przeciwporostowych. W przypadku użytkowników należy wybrać produkty, których temperatura użytkowania jest określona przez organ.
4. Instalacja grzewcza powinna być rozsądnie zaprojektowana i zainstalowana, a codzienna obsługa instalacji grzewczej powinna być ujednolicona w trakcie użytkowania. Należy regularnie sprawdzać lepkość, temperaturę zapłonu, liczbę kwasową i węgiel resztkowy działającego oleju przenoszącego ciepło, aby obserwować ich zmieniające się tendencje.
5. Do oczyszczenia koksu, który nie uległ jeszcze zwęgleniu w systemie grzewczym, można zastosować chemiczne środki czyszczące.