[1]. Introducere
În comparație cu metodele tradiționale de încălzire, cum ar fi încălzirea directă și încălzirea cu abur, încălzirea cu ulei de transfer de căldură are avantajele de economisire a energiei, încălzire uniformă, precizie de control al temperaturii ridicate, presiune scăzută de funcționare, siguranță și confort. Prin urmare, începând cu anii 1980, cercetarea și aplicarea uleiului de transfer de căldură în țara mea s-a dezvoltat rapid și a fost utilizat pe scară largă în diverse sisteme de încălzire din industria chimică, prelucrarea petrolului, industria petrochimică, fibre chimice, textile, industria ușoară, materiale de construcție. , metalurgie, cereale, petrol și prelucrarea alimentelor și alte industrii.
Acest articol discută în principal despre formarea, pericolele, factorii de influență și soluțiile de cocsificare a uleiului de transfer termic în timpul utilizării.

[2]. Formarea cocsării
Există trei reacții chimice principale în procesul de transfer de căldură al uleiului de transfer termic: reacția de oxidare termică, cracarea termică și reacția de polimerizare termică. Cocsificarea este produsă prin reacția de oxidare termică și reacția de polimerizare termică.
Reacția de polimerizare termică are loc atunci când uleiul de transfer termic este încălzit în timpul funcționării sistemului de încălzire. Reacția va genera macromolecule cu punct de fierbere ridicat, cum ar fi hidrocarburile aromatice policiclice, coloizii și asfaltena, care se depun treptat pe suprafața încălzitorului și a conductei pentru a forma cocsificare.
Reacția de oxidare termică are loc în principal atunci când uleiul de transfer termic din rezervorul de expansiune al sistemului de încălzire deschis contactează aerul sau participă la circulație. Reacția va genera alcooli, aldehide, cetone, acizi și alte componente acide cu o moleculă scăzută sau înaltă, și va genera în continuare substanțe vâscoase, cum ar fi coloizi și asfaltenă, pentru a forma cocsificare; oxidarea termică este cauzată de condiții anormale. Odată ce apare, va accelera cracarea termică și reacțiile de polimerizare termică, determinând creșterea rapidă a vâscozității, reducând eficiența transferului de căldură, provocând supraîncălzirea și cocsificarea tubului cuptorului. Substanțele acide produse vor provoca, de asemenea, coroziunea și scurgerile echipamentelor.

[3]. Pericole de cocsificare
Cocsificarea generată de uleiul de transfer de căldură în timpul utilizării va forma un strat de izolație, determinând scăderea coeficientului de transfer de căldură, creșterea temperaturii de evacuare și creșterea consumului de combustibil; pe de altă parte, deoarece temperatura cerută de procesul de producție rămâne neschimbată, temperatura peretelui tubului cuptorului de încălzire va crește brusc, provocând bombarea și ruperea tubului cuptorului și, în cele din urmă, arde prin tubul cuptorului, determinând cuptorul de încălzire să ia foc și explodează, provocând accidente grave, cum ar fi rănirea echipamentelor și a operatorilor. În ultimii ani, astfel de accidente au fost frecvente.

[4]. Factori care afectează cocsificarea
(1) Calitatea uleiului de transfer termic
După analizarea procesului de formare a cocsării de mai sus, se constată că stabilitatea la oxidare și stabilitatea termică a uleiului de transfer termic sunt strâns legate de viteza și cantitatea de cocsificare. Multe accidente de incendiu și explozie sunt cauzate de stabilitatea termică slabă și stabilitatea la oxidare a uleiului de transfer termic, care provoacă cocsificare gravă în timpul funcționării.
(2) Proiectarea și instalarea sistemului de încălzire
Diferiții parametri furnizați de proiectarea sistemului de încălzire și dacă instalarea echipamentului este rezonabilă afectează direct tendința de cocsificare a uleiului de transfer termic.
Condițiile de instalare ale fiecărui echipament sunt diferite, ceea ce va afecta și durata de viață a uleiului de transfer termic. Instalarea echipamentului trebuie să fie rezonabilă și este necesară rectificarea în timp util în timpul punerii în funcțiune pentru a prelungi durata de viață a uleiului de transfer termic.
(3) Funcționarea și întreținerea zilnică a sistemului de încălzire
Operatorii diferiți au condiții obiective diferite, cum ar fi educația și nivelul tehnic. Chiar dacă folosesc același echipament de încălzire și ulei de transfer termic, nivelul lor de control al temperaturii sistemului de încălzire și al debitului nu este același.
Temperatura este un parametru important pentru reacția de oxidare termică și reacția de polimerizare termică a uleiului de transfer termic. Pe măsură ce temperatura crește, viteza de reacție a acestor două reacții va crește brusc, iar tendința de cocsificare va crește în mod corespunzător.
Conform teoriilor relevante ale principiilor ingineriei chimice: pe măsură ce numărul Reynolds crește, rata de cocsare încetinește. Numărul Reynolds este proporțional cu debitul uleiului de transfer termic. Prin urmare, cu cât debitul uleiului de transfer termic este mai mare, cu atât cocsificarea este mai lentă.

[5]. Soluții pentru cocsificare
Pentru a încetini formarea cocsării și a prelungi durata de viață a uleiului de transfer termic, trebuie luate măsuri din următoarele aspecte:
(1) Selectați ulei de transfer termic de marca corespunzătoare și monitorizați tendința indicatorilor săi fizici și chimici
Uleiul de transfer termic este împărțit în mărci în funcție de temperatura de utilizare. Printre acestea, uleiul mineral de transfer termic include în principal trei mărci: L-QB280, L-QB300 și L-QC320, iar temperaturile lor de utilizare sunt 280℃, 300℃ și, respectiv, 320℃.
Uleiul de transfer de căldură de marcă și calitate corespunzătoare care îndeplinește standardul SH/T 0677-1999 „Lichid de transfer de căldură” trebuie selectat în funcție de temperatura de încălzire a sistemului de încălzire. În prezent, temperatura de utilizare recomandată a unor uleiuri de transfer termic disponibile în comerț este destul de diferită de rezultatele efective ale măsurătorilor, ceea ce induce în eroare utilizatorii și din când în când apar accidente de siguranță. Ar trebui să atragă atenția majorității utilizatorilor!
Uleiul de transfer de căldură ar trebui să fie făcut din ulei de bază rafinat, cu stabilitate termică excelentă și antioxidanți la temperatură înaltă și aditivi anti-calcare. Antioxidantul la temperatură înaltă poate întârzia în mod eficient oxidarea și îngroșarea uleiului de transfer de căldură în timpul funcționării; agentul anti-calcare la temperatură înaltă poate dizolva cocsificarea în tuburile și conductele cuptorului, îl poate dispersa în uleiul de transfer de căldură și îl poate filtra prin filtrul de bypass al sistemului pentru a menține tuburile și conductele cuptorului curate. După fiecare trei luni sau șase luni de utilizare, vâscozitatea, punctul de aprindere, aciditatea și reziduul de carbon al uleiului de transfer termic trebuie urmărite și analizate. Când doi dintre indicatori depășesc limita specificată (reziduul de carbon nu mai mult de 1,5%, valoarea acidului nu mai mult de 0,5 mgKOH/g, rata de modificare a punctului de aprindere nu mai mult de 20%, rata de modificare a vâscozității nu mai mult de 15%), ar trebui să se ia în considerare adăugarea de ulei nou sau înlocuirea întregului ulei.
(2) Proiectare și instalare rezonabilă a sistemului de încălzire
Proiectarea și instalarea sistemului de încălzire cu ulei de transfer de căldură trebuie să respecte cu strictețe reglementările de proiectare a cuptorului cu ulei fierbinte formulate de departamentele relevante pentru a asigura funcționarea în siguranță a sistemului de încălzire.
(3) Standardizați funcționarea zilnică a sistemului de încălzire
Funcționarea zilnică a sistemului de încălzire cu ulei termic trebuie să respecte cu strictețe reglementările de siguranță și supraveghere tehnică pentru cuptoarele transportoare de căldură organice formulate de departamentele relevante și să monitorizeze tendințele de schimbare a parametrilor, cum ar fi temperatura și debitul uleiului termic în încălzire. sistem în orice moment.
În timpul utilizării efective, temperatura medie la ieșirea cuptorului de încălzire ar trebui să fie cu cel puțin 20℃ mai mică decât temperatura de funcționare a uleiului de transfer de căldură.
Temperatura uleiului de transfer termic din rezervorul de expansiune al sistemului deschis trebuie să fie mai mică de 60 ℃, iar temperatura nu trebuie să depășească 180 ℃.
Debitul uleiului de transfer de căldură în cuptorul cu ulei fierbinte nu trebuie să fie mai mic de 2,5 m/s pentru a crește turbulența uleiului de transfer de căldură, pentru a reduce grosimea stratului inferior stagnant în stratul limită de transfer de căldură și rezistența termică la transferul de căldură convectiv și îmbunătățirea coeficientului de transfer de căldură convectiv pentru a atinge scopul de a îmbunătăți transferul de căldură fluid.
(4) Curățarea sistemului de încălzire
Produsele de oxidare termică și polimerizare termică formează mai întâi substanțe vâscoase polimerizate, cu conținut ridicat de carbon, care aderă la peretele țevii. Astfel de substanțe pot fi îndepărtate prin curățare chimică.
Substanțele vâscoase cu conținut ridicat de carbon formează în continuare depozite incomplet grafitizate. Curățarea chimică este eficientă numai pentru piesele care nu au fost încă carbonizate. Se formează cocs complet grafitizat. Curățarea chimică nu mai este o soluție pentru acest tip de substanță. Curățarea mecanică este folosită mai ales în străinătate. Ar trebui verificat frecvent în timpul utilizării. Când substanțele vâscoase formate cu conținut ridicat de carbon nu au fost încă carbonizate, utilizatorii pot achiziționa agenți de curățare chimici pentru curățare.

[6]. Concluzie
1. Cocsificarea uleiului de transfer termic în timpul procesului de transfer de căldură provine din produșii de reacție ai reacției de oxidare termică și a reacției de polimerizare termică.
2. Cocsificarea uleiului de transfer termic va determina scăderea coeficientului de transfer de căldură al sistemului de încălzire, creșterea temperaturii de evacuare și creșterea consumului de combustibil. În cazuri grave, va duce la apariția unor accidente precum incendiu, explozie și vătămare corporală a operatorului în cuptorul de încălzire.
3. Pentru a încetini formarea cocsării, trebuie selectat ulei de transfer de căldură preparat cu ulei de bază rafinat cu stabilitate termică excelentă și aditivi antioxidare și antifouling la temperatură înaltă. Pentru utilizatori, ar trebui selectate produse a căror temperatură de utilizare este determinată de autoritate.
4. Sistemul de încălzire trebuie să fie proiectat și instalat în mod rezonabil, iar funcționarea zilnică a sistemului de încălzire ar trebui să fie standardizată în timpul utilizării. Vâscozitatea, punctul de aprindere, aciditatea și carbonul rezidual al uleiului de transfer termic în funcțiune trebuie testate în mod regulat pentru a observa tendințele lor de schimbare.
5. Agenții de curățare chimici pot fi utilizați pentru curățarea cocsării care nu s-a carbonizat încă în sistemul de încălzire.