Образование, влияние и решение проблем коксования теплоносителя на асфальтосмесительном заводе.
[1]. Введение
По сравнению с традиционными методами нагрева, такими как прямой нагрев и нагрев паром, нагрев масляным теплоносителем имеет преимущества энергосбережения, равномерного нагрева, высокой точности контроля температуры, низкого рабочего давления, безопасности и удобства. Таким образом, с 1980-х годов исследования и применение масла-теплоносителя в моей стране быстро развивались и широко использовались в различных системах отопления в химической промышленности, нефтепереработке, нефтехимической промышленности, химическом волокне, текстильной, легкой промышленности, строительных материалах. , металлургия, зерновая, нефтяная, пищевая и другие отрасли промышленности.
В этой статье в основном обсуждаются образование, опасности, влияющие факторы и решения, связанные с закоксовыванием масла-теплоносителя во время использования.
[2]. Образование коксования
В процессе теплопередачи масла-теплоносителя происходят три основные химические реакции: реакция термического окисления, термический крекинг и реакция термической полимеризации. Коксование производится реакцией термического окисления и реакцией термической полимеризации.
Реакция термополимеризации происходит при нагревании масла-теплоносителя во время работы системы отопления. В результате реакции образуются высококипящие макромолекулы, такие как полициклические ароматические углеводороды, коллоиды и асфальтены, которые постепенно осаждаются на поверхности нагревателя и трубопровода, образуя коксование.
Реакция термоокисления в основном возникает, когда масло-теплоноситель в расширительном баке открытой системы отопления контактирует с воздухом или участвует в циркуляции. В результате реакции образуются низкомолекулярные или высокомолекулярные спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и другие кислотные компоненты, а также образуются вязкие вещества, такие как коллоиды и асфальтены, с образованием коксования; термическое окисление вызвано аномальными условиями. Как только это произойдет, это ускорит реакции термического крекинга и термополимеризации, вызывая быстрое увеличение вязкости, снижая эффективность теплопередачи, вызывая перегрев и закоксовывание печных труб. Образующиеся кислотные вещества также вызывают коррозию оборудования и утечки.
[3]. Опасности коксования
Закоксовывание, образующееся в результате использования масла-теплоносителя, образует изоляционный слой, вызывая снижение коэффициента теплопередачи, повышение температуры выхлопных газов и увеличение расхода топлива; с другой стороны, поскольку температура, необходимая для производственного процесса, остается неизменной, температура стенки трубы нагревательной печи резко повысится, что приведет к вздутию и разрыву трубы печи и, в конечном итоге, к прогоранию трубы печи, в результате чего нагревательная печь выйдет из строя. загораться и взрываться, вызывая серьезные несчастные случаи, такие как травмы оборудования и операторов. В последние годы такие аварии стали обычным явлением.
[4]. Факторы, влияющие на коксование
(1) Качество масла-теплоносителя
После анализа описанного выше процесса образования коксования обнаружено, что устойчивость к окислению и термическая стабильность масла-теплоносителя тесно связаны со скоростью и количеством коксования. Многие несчастные случаи с пожарами и взрывами вызваны плохой термической стабильностью и устойчивостью к окислению масла-теплоносителя, что приводит к серьезному закоксовыванию во время работы.
(2) Проектирование и монтаж системы отопления
Различные параметры, предусмотренные конструкцией системы отопления, а также целесообразность установки оборудования напрямую влияют на склонность масла-теплоносителя к коксованию.
Условия установки каждого оборудования различны, что также влияет на срок службы масла-теплоносителя. Установка оборудования должна быть разумной, и во время ввода в эксплуатацию необходимы своевременные исправления, чтобы продлить срок службы масла-теплоносителя.
(3) Ежедневная эксплуатация и обслуживание системы отопления.
У разных операторов разные объективные условия, такие как образование и технический уровень. Даже если они используют одно и то же нагревательное оборудование и масло-теплоноситель, их уровень контроля температуры и скорости потока в системе отопления не одинаков.
Температура является важным параметром для реакции термического окисления и реакции термической полимеризации масла-теплоносителя. С повышением температуры скорость этих двух реакций резко возрастет, и соответственно увеличится и склонность к закоксовыванию.
Согласно соответствующим теориям химической технологии: с увеличением числа Рейнольдса скорость коксования замедляется. Число Рейнольдса пропорционально расходу масла-теплоносителя. Следовательно, чем больше скорость потока масла-теплоносителя, тем медленнее происходит коксование.
[5]. Решения проблемы коксования
Для замедления образования коксования и продления срока службы масла-теплоносителя следует принять меры по следующим аспектам:
(1) Выберите масло-теплоноситель соответствующей марки и следите за динамикой его физических и химических показателей.
Масло-теплоноситель делится на марки в зависимости от температуры использования. Среди них минеральное масло-теплоноситель в основном включает три марки: L-QB280, L-QB300 и L-QC320, а температура их использования составляет 280 ℃, 300 ℃ и 320 ℃ соответственно.
Масло-теплоноситель соответствующей марки и качества, соответствующее стандарту Ш/Т 0677-1999 «Жидкость-теплоноситель», следует выбирать в зависимости от температуры нагрева системы отопления. В настоящее время рекомендуемая температура использования некоторых имеющихся в продаже масел-теплоносителей сильно отличается от фактических результатов измерений, что вводит пользователей в заблуждение и время от времени происходят несчастные случаи. Это должно привлечь внимание большинства пользователей!
Масло-теплоноситель должно быть изготовлено из рафинированного базового масла с превосходной термической стабильностью и высокотемпературными антиоксидантами и присадками, препятствующими образованию накипи. Высокотемпературный антиоксидант может эффективно задерживать окисление и загущение масла-теплоносителя во время работы; высокотемпературный антинакипный агент может растворять кокс в трубах и трубопроводах печи, диспергировать его в масле-теплоносителе и фильтровать через перепускной фильтр системы, чтобы поддерживать трубы и трубопроводы печи в чистоте. Через каждые три или шесть месяцев использования следует отслеживать и анализировать вязкость, температуру вспышки, кислотное число и остаток углерода в масле-теплоносителе. При превышении двух показателей установленного предела (остаток углерода не более 1,5%, кислотное число не более 0,5мгКОН/г, скорость изменения температуры вспышки не более 20%, скорость изменения вязкости не более 15%), следует рассмотреть возможность добавления нового масла или замены всего масла.
(2) Разумное проектирование и установка системы отопления.
Проектирование и установка системы обогрева масляного теплоносителя должны строго соответствовать правилам проектирования печей для горячего масла, сформулированным соответствующими ведомствами, чтобы обеспечить безопасную работу системы отопления.
(3) Стандартизировать ежедневную работу системы отопления.
Ежедневная эксплуатация системы нагрева термомасляного топлива должна строго следовать правилам безопасности и технического надзора за печами с органическим теплоносителем, сформулированным соответствующими ведомствами, и отслеживать тенденции изменения таких параметров, как температура и расход термомасла в системе отопления. систему в любое время.
При фактическом использовании средняя температура на выходе нагревательной печи должна быть как минимум на 20 ℃ ниже рабочей температуры масла-теплоносителя.
Температура масла-теплоносителя в расширительном баке открытой системы должна быть ниже 60 ℃, а температура не должна превышать 180 ℃.
Скорость потока масла-теплоносителя в печи горячего масла не должна быть ниже 2,5 м/с, чтобы увеличить турбулентность масла-теплоносителя, уменьшить толщину застойного нижнего слоя в пограничном слое теплопередачи и тепловое сопротивление конвективной теплопередачи и улучшение коэффициента конвективной теплопередачи для достижения цели улучшения теплопередачи жидкости.
(4) Очистка системы отопления
Продукты термического окисления и термополимеризации сначала образуют полимеризованные высокоуглеродистые вязкие вещества, которые прилипают к стенкам трубы. Такие вещества можно удалить химической очисткой.
Высокоуглеродистые вязкие вещества в дальнейшем образуют неполнографитизированные отложения. Химическая очистка эффективна только для тех деталей, которые еще не подверглись карбонизации. Образуется полностью графитизированный кокс. Химическая очистка больше не является решением проблемы этого типа веществ. За рубежом чаще всего применяется механическая очистка. Его следует часто проверять во время использования. Когда образовавшиеся высокоуглеродистые вязкие вещества еще не обуглились, пользователи могут приобрести для очистки химические чистящие средства.
[6]. Заключение
1. Коксование масла-теплоносителя во время процесса теплопередачи происходит из-за продуктов реакции термоокисления и реакции термополимеризации.
2. Закоксовывание масла-теплоносителя приведет к снижению коэффициента теплопередачи системы отопления, увеличению температуры выхлопных газов и увеличению расхода топлива. В тяжелых случаях это приведет к возникновению таких несчастных случаев, как пожар, взрыв и травмирование оператора нагревательной печи.
3. Чтобы замедлить образование коксования, следует выбирать масло-теплоноситель, приготовленное на основе рафинированного базового масла с превосходной термической стабильностью и высокотемпературными антиокислительными и противообрастающими присадками. Пользователям следует выбирать продукты, температура использования которых определена уполномоченным органом.
4. Система отопления должна быть разумно спроектирована и установлена, а ежедневная работа системы отопления должна быть стандартизирована во время использования. Вязкость, температуру вспышки, кислотное число и остаточный углерод масла-теплоносителя в эксплуатации следует регулярно проверять, чтобы наблюдать за их изменяющимися тенденциями.
5. Для очистки еще не обуглероженного в системе отопления нагара можно использовать химические чистящие средства.