[1]. Úvod
V porovnaní s tradičnými metódami vykurovania, ako je priame vykurovanie a ohrev parou, má vykurovanie teplonosným olejom výhody úspory energie, rovnomerného ohrevu, vysokej presnosti regulácie teploty, nízkeho prevádzkového tlaku, bezpečnosti a pohodlia. Preto sa od 80-tych rokov minulého storočia výskum a aplikácia teplonosného oleja v mojej krajine rýchlo rozvíjala a bola široko používaná v rôznych vykurovacích systémoch v chemickom priemysle, spracovaní ropy, petrochemickom priemysle, chemických vláknach, textilnom, ľahkom priemysle, stavebných materiáloch. , hutníctvo, obilie, spracovanie ropy a potravín a ďalšie odvetvia.
Tento článok pojednáva najmä o vzniku, nebezpečenstvách, ovplyvňujúcich faktoroch a riešeniach koksovania teplonosného oleja počas používania.

[2]. Tvorba koksu
V procese prenosu tepla teplonosného oleja existujú tri hlavné chemické reakcie: tepelná oxidačná reakcia, tepelné krakovanie a tepelná polymerizačná reakcia. Koksovanie sa vyrába tepelnou oxidačnou reakciou a tepelnou polymerizačnou reakciou.
Tepelná polymerizačná reakcia nastáva, keď sa teplonosný olej zahrieva počas prevádzky vykurovacieho systému. Reakcia vytvorí vysokovriace makromolekuly, ako sú polycyklické aromatické uhľovodíky, koloidy a asfaltén, ktoré sa postupne usadzujú na povrchu ohrievača a potrubia za vzniku koksu.
K tepelnej oxidačnej reakcii dochádza hlavne vtedy, keď sa teplonosný olej v expanznej nádrži otvoreného vykurovacieho systému dostáva do kontaktu so vzduchom alebo sa zúčastňuje cirkulácie. Reakcia bude generovať nízkomolekulárne alebo vysokomolekulové alkoholy, aldehydy, ketóny, kyseliny a iné kyslé zložky a ďalej generovať viskózne látky, ako sú koloidy a asfaltén, za vzniku koksovania; tepelná oxidácia je spôsobená abnormálnymi podmienkami. Akonáhle k nemu dôjde, urýchli tepelné krakovanie a tepelné polymerizačné reakcie, čo spôsobí rýchle zvýšenie viskozity, čím sa zníži účinnosť prenosu tepla, čo spôsobí prehriatie a koksovanie rúr pece. Produkované kyslé látky tiež spôsobia koróziu a netesnosti zariadenia.

[3]. Nebezpečenstvo koksovania
Koksovanie generované teplonosným olejom počas používania vytvorí izolačnú vrstvu, čo spôsobí zníženie koeficientu prestupu tepla, zvýšenie teploty výfukových plynov a zvýšenie spotreby paliva; na druhej strane, keďže teplota vyžadovaná výrobným procesom zostáva nezmenená, teplota steny rúry ohrievacej pece prudko stúpne, čo spôsobí vydutie a prasknutie rúry pece a nakoniec prepálenie cez rúru pece, čo spôsobí, že sa ohrievacia pec vznietiť a vybuchnúť, čo spôsobí vážne nehody, ako je zranenie osôb alebo poranenia obsluhy. V posledných rokoch sú takéto nehody bežné.

[4]. Faktory ovplyvňujúce koksovanie
(1) Kvalita oleja na prenos tepla
Po analýze vyššie uvedeného procesu tvorby koksu sa zistilo, že oxidačná stabilita a tepelná stabilita teplonosného oleja úzko súvisia s rýchlosťou a množstvom koksovania. Mnohé požiare a výbuchy sú spôsobené zlou tepelnou stabilitou a oxidačnou stabilitou teplonosného oleja, čo spôsobuje vážne koksovanie počas prevádzky.
(2) Projektovanie a montáž vykurovacieho systému
Rôzne parametre, ktoré poskytuje návrh vykurovacieho systému a či je inštalácia zariadenia primeraná, priamo ovplyvňujú tendenciu ku koksovaniu oleja na prenos tepla.
Podmienky inštalácie každého zariadenia sú odlišné, čo tiež ovplyvní životnosť teplonosného oleja. Inštalácia zariadenia musí byť primeraná a počas uvádzania do prevádzky je potrebná včasná náprava, aby sa predĺžila životnosť teplonosného oleja.
(3) Denná prevádzka a údržba vykurovacieho systému
Rôzni prevádzkovatelia majú rôzne objektívne podmienky, akými sú vzdelanie a technická úroveň. Aj keď používajú rovnaké vykurovacie zariadenie a teplonosný olej, úroveň ich regulácie teploty vykurovacieho systému a prietoku nie je rovnaká.
Teplota je dôležitý parameter pre tepelnú oxidačnú reakciu a tepelnú polymerizačnú reakciu teplonosného oleja. Ako teplota stúpa, reakčná rýchlosť týchto dvoch reakcií sa prudko zvýši a zodpovedajúcim spôsobom sa zvýši aj tendencia koksovania.
Podľa príslušných teórií princípov chemického inžinierstva: so zvyšujúcim sa Reynoldsovým číslom sa rýchlosť koksovania spomaľuje. Reynoldsovo číslo je úmerné prietoku teplonosného oleja. Preto čím väčší je prietok teplonosného oleja, tým pomalšie je koksovanie.

[5]. Riešenia pre koksovanie
Aby sa spomalila tvorba koksu a predĺžila sa životnosť teplonosného oleja, mali by sa prijať opatrenia z nasledujúcich hľadísk:
(1) Vyberte si teplonosný olej vhodnej značky a sledujte vývoj jeho fyzikálnych a chemických ukazovateľov
Teplonosný olej je rozdelený do značiek podľa teploty použitia. Medzi nimi minerálny teplonosný olej zahŕňa hlavne tri značky: L-QB280, L-QB300 a L-QC320 a ich prevádzkové teploty sú 280 ℃, 300 ℃ a 320 ℃.
Teplonosný olej vhodnej značky a kvality, ktorý spĺňa normu SH/T 0677-1999 "Heat Transfer Fluid" by sa mal vyberať podľa teploty vykurovania vykurovacieho systému. V súčasnosti je odporúčaná teplota používania niektorých komerčne dostupných teplonosných olejov značne odlišná od skutočných výsledkov meraní, čo používateľov zavádza a z času na čas dochádza k bezpečnostným nehodám. Mal by pritiahnuť pozornosť väčšiny používateľov!
Teplonosný olej by mal byť vyrobený z rafinovaného základového oleja s vynikajúcou tepelnou stabilitou a vysokoteplotnými antioxidantmi a prísadami proti usadzovaniu vodného kameňa. Vysokoteplotný antioxidant môže účinne oddialiť oxidáciu a zahusťovanie teplonosného oleja počas prevádzky; vysokoteplotné činidlo proti usadzovaniu vodného kameňa môže rozpustiť koks v rúrach a potrubiach pece, rozptýliť ho v oleji na prenos tepla a prefiltrovať ho cez obtokový filter systému, aby sa rúry a potrubia pece udržiavali čisté. Po každých troch mesiacoch alebo šiestich mesiacoch používania by sa mala sledovať a analyzovať viskozita, bod vzplanutia, číslo kyslosti a uhlíkový zvyšok teplonosného oleja. Ak dva z indikátorov prekročia stanovený limit (zvyšok uhlíka nie viac ako 1,5 %, kyslosť nie viac ako 0,5 mg KOH/g, rýchlosť zmeny bodu vzplanutia nie viac ako 20 %, rýchlosť zmeny viskozity nie viac ako 15 %), malo by sa zvážiť pridanie nového oleja alebo výmena všetkého oleja.
(2) Rozumný návrh a inštalácia vykurovacieho systému
Návrh a inštalácia vykurovacieho systému na prenos tepla by sa mala prísne riadiť predpismi o návrhu pece na horúci olej formulovanými príslušnými oddeleniami, aby sa zabezpečila bezpečná prevádzka vykurovacieho systému.
(3) Štandardizovať dennú prevádzku vykurovacieho systému
Denná prevádzka vykurovacieho systému s tepelným olejom by mala prísne dodržiavať bezpečnostné predpisy a predpisy technického dozoru pre pece na organické teplonosné látky formulované príslušnými oddeleniami a sledovať meniace sa trendy parametrov, ako je teplota a prietok tepelného oleja vo vykurovaní. systému kedykoľvek.
Pri skutočnom použití by priemerná teplota na výstupe z vykurovacej pece mala byť aspoň o 20 °C nižšia ako prevádzková teplota teplonosného oleja.
Teplota oleja na prenos tepla v expanznej nádrži otvoreného systému by mala byť nižšia ako 60 ℃ a teplota by nemala presiahnuť 180 ℃.
Prietok teplonosného oleja v peci na horúci olej by nemal byť nižší ako 2,5 m/s, aby sa zvýšila turbulencia teplonosného oleja, zmenšila sa hrúbka stojatej spodnej vrstvy v hraničnej vrstve prenosu tepla a tepelný odpor konvekčného prenosu tepla a zlepšiť koeficient prenosu tepla konvekciou, aby sa dosiahol účel zlepšenia prenosu tepla tekutiny.
(4) Čistenie vykurovacieho systému
Produkty tepelnej oxidácie a tepelnej polymerizácie najskôr tvoria polymerizované viskózne látky s vysokým obsahom uhlíka, ktoré priľnú k stene potrubia. Takéto látky je možné odstrániť chemickým čistením.
Viskózne látky s vysokým obsahom uhlíka ďalej tvoria neúplne grafitizované usadeniny. Chemické čistenie je účinné len pre časti, ktoré ešte neboli karbonizované. Vznikne úplne grafitizovaný koks. Chemické čistenie už nie je riešením tohto typu látok. Mechanické čistenie sa najviac používa v zahraničí. Počas používania by sa mal často kontrolovať. Keď vytvorené vysoko uhlíkové viskózne látky ešte nie sú karbonizované, užívatelia si môžu zakúpiť chemické čistiace prostriedky na čistenie.

[6]. Záver
1. Koksovanie teplonosného oleja počas procesu prenosu tepla pochádza z reakčných produktov tepelnej oxidačnej reakcie a tepelnej polymerizačnej reakcie.
2. Koksovanie teplonosného oleja spôsobí zníženie súčiniteľa prestupu tepla vykurovacieho systému, zvýšenie teploty výfukových plynov a zvýšenie spotreby paliva. V závažných prípadoch to povedie k vzniku nehôd, ako je požiar, výbuch a zranenie obsluhy vo vykurovacej peci.
3. Na spomalenie tvorby koksu by sa mal zvoliť teplonosný olej pripravený s rafinovaným základovým olejom s vynikajúcou tepelnou stabilitou a vysokoteplotnými antioxidačnými a protizanášacími prísadami. Pre používateľov by sa mali vybrať produkty, ktorých teplotu použitia určuje orgán.
4. Vykurovací systém by mal byť primerane navrhnutý a inštalovaný a denná prevádzka vykurovacieho systému by mala byť počas používania štandardizovaná. Viskozita, bod vzplanutia, kyslosť a zvyškový uhlík teplonosného oleja v prevádzke by sa mali pravidelne testovať, aby sa sledovali ich meniace sa trendy.
5. Na čistenie koksu, ktorý vo vykurovacom systéme ešte nezuhličí, je možné použiť chemické čistiace prostriedky.