[1]. การแนะนำ
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความร้อนแบบดั้งเดิม เช่น การทำความร้อนโดยตรงและการทำความร้อนด้วยไอน้ำ การให้ความร้อนด้วยน้ำมันถ่ายเทความร้อนมีข้อดีของการประหยัดพลังงาน การทำความร้อนสม่ำเสมอ ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูง แรงดันใช้งานต่ำ ความปลอดภัย และความสะดวกสบาย ดังนั้นตั้งแต่ทศวรรษ 1980 การวิจัยและการประยุกต์ใช้น้ำมันถ่ายเทความร้อนในประเทศของฉันจึงมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบทำความร้อนต่างๆ ในอุตสาหกรรมเคมี การแปรรูปปิโตรเลียม อุตสาหกรรมปิโตรเคมี เส้นใยเคมี สิ่งทอ อุตสาหกรรมเบา วัสดุก่อสร้าง , โลหะวิทยา , เมล็ดพืช , น้ำมันและการแปรรูปอาหารและอุตสาหกรรมอื่น ๆ
บทความนี้จะกล่าวถึงการก่อตัว อันตราย ปัจจัยที่มีอิทธิพล และวิธีแก้ปัญหาของถ่านโค้กของน้ำมันถ่ายเทความร้อนระหว่างการใช้งานเป็นหลัก

[2]. การก่อตัวของโค้ก
มีปฏิกิริยาเคมีหลักสามประการในกระบวนการถ่ายเทความร้อนของน้ำมันถ่ายเทความร้อน: ปฏิกิริยาออกซิเดชันจากความร้อน การแตกตัวด้วยความร้อน และปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันจากความร้อน โค้กผลิตโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันความร้อนและปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันความร้อน
ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันเชิงความร้อนเกิดขึ้นเมื่อน้ำมันถ่ายเทความร้อนถูกให้ความร้อนระหว่างการทำงานของระบบทำความร้อน ปฏิกิริยานี้จะทำให้เกิดโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีจุดเดือดสูง เช่น โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน คอลลอยด์ และแอสฟัลทีน ซึ่งค่อยๆ เกาะตัวอยู่บนพื้นผิวของเครื่องทำความร้อนและท่อส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ปฏิกิริยาออกซิเดชันจากความร้อนส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อน้ำมันถ่ายเทความร้อนในถังขยายของระบบทำความร้อนแบบเปิดสัมผัสกับอากาศหรือมีส่วนร่วมในการไหลเวียน ปฏิกิริยานี้จะทำให้เกิดแอลกอฮอล์โมเลกุลต่ำหรือโมเลกุลสูง อัลดีไฮด์ คีโตน กรด และส่วนประกอบที่เป็นกรดอื่นๆ และทำให้เกิดสารที่มีความหนืด เช่น คอลลอยด์และแอสฟัลทีน เพื่อก่อตัวเป็นถ่านโค้ก ออกซิเดชันจากความร้อนเกิดจากสภาวะที่ผิดปกติ เมื่อเกิดขึ้นจะเร่งปฏิกิริยาแคร็กด้วยความร้อนและปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันด้วยความร้อน ทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลง ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและถ่านโค้กของท่อเตาเผา สารที่เป็นกรดที่ผลิตออกมายังจะทำให้อุปกรณ์สึกกร่อนและรั่วไหลอีกด้วย

[3]. อันตรายจากโค้ก
โค้กที่เกิดจากน้ำมันถ่ายเทความร้อนระหว่างการใช้งานจะก่อตัวเป็นชั้นฉนวน ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนลดลง อุณหภูมิไอเสียเพิ่มขึ้น และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน เนื่องจากอุณหภูมิที่กระบวนการผลิตต้องการยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อุณหภูมิของผนังท่อเตาทำความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้ท่อเตาหลอมนูนและแตกออก และเผาไหม้ผ่านท่อเตาหลอมในที่สุด ทำให้เตาทำความร้อนเกิดการ ลุกไหม้และระเบิดทำให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรง เช่น การบาดเจ็บต่ออุปกรณ์และผู้ปฏิบัติงาน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุบัติเหตุดังกล่าวเกิดขึ้นเป็นประจำ

[4]. ปัจจัยที่ส่งผลต่อโค้ก
(1) คุณภาพน้ำมันถ่ายเทความร้อน
หลังจากวิเคราะห์กระบวนการเกิดถ่านโค้กข้างต้นแล้ว พบว่าความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชันและความเสถียรทางความร้อนของน้ำมันถ่ายเทความร้อนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเร็วและปริมาณถ่านโค้ก อุบัติเหตุไฟไหม้และการระเบิดหลายครั้งมีสาเหตุมาจากความเสถียรทางความร้อนต่ำและความเสถียรต่อออกซิเดชันของน้ำมันถ่ายเทความร้อน ซึ่งทำให้เกิดถ่านโค้กอย่างรุนแรงระหว่างการทำงาน
(2) การออกแบบและติดตั้งระบบทำความร้อน
พารามิเตอร์ต่างๆ ที่ได้รับจากการออกแบบระบบทำความร้อน และการติดตั้งอุปกรณ์นั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ ส่งผลโดยตรงต่อแนวโน้มถ่านโค้กของน้ำมันถ่ายเทความร้อนหรือไม่
เงื่อนไขการติดตั้งอุปกรณ์แต่ละชิ้นมีความแตกต่างกันซึ่งจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของน้ำมันถ่ายเทความร้อนด้วย การติดตั้งอุปกรณ์ต้องสมเหตุสมผลและต้องมีการแก้ไขอย่างทันท่วงทีระหว่างการทดสอบเดินเครื่องเพื่อยืดอายุของน้ำมันถ่ายเทความร้อน
(3) การทำงานและบำรุงรักษาระบบทำความร้อนรายวัน
ผู้ปฏิบัติงานที่แตกต่างกันมีเงื่อนไขวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน เช่น ระดับการศึกษาและเทคนิค แม้ว่าจะใช้อุปกรณ์ทำความร้อนและน้ำมันถ่ายเทความร้อนแบบเดียวกัน แต่ระดับการควบคุมอุณหภูมิของระบบทำความร้อนและอัตราการไหลก็ไม่เหมือนกัน
อุณหภูมิเป็นตัวแปรสำคัญสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันเนื่องจากความร้อนและปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันเนื่องจากความร้อนของน้ำมันถ่ายเทความร้อน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาของปฏิกิริยาทั้งสองนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแนวโน้มการเกิดโค้กก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
ตามทฤษฎีที่เกี่ยวข้องของหลักการทางวิศวกรรมเคมี: เมื่อเลขเรย์โนลด์สเพิ่มขึ้น อัตราถ่านโค้กก็จะช้าลง เลขเรย์โนลด์สเป็นสัดส่วนกับอัตราการไหลของน้ำมันถ่ายเทความร้อน ดังนั้นยิ่งอัตราการไหลของน้ำมันถ่ายเทความร้อนมากเท่าไร โค้กก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น

[5]. โซลูชั่นสำหรับโค้ก
เพื่อชะลอการเกิดถ่านโค้กและยืดอายุการใช้งานของน้ำมันถ่ายเทความร้อน ควรมีมาตรการดังต่อไปนี้:
(1) เลือกน้ำมันถ่ายเทความร้อนตามยี่ห้อที่เหมาะสม และติดตามแนวโน้มของตัวบ่งชี้ทางกายภาพและเคมี
น้ำมันถ่ายเทความร้อนแบ่งออกเป็นยี่ห้อตามอุณหภูมิการใช้งาน น้ำมันถ่ายเทความร้อนจากแร่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามยี่ห้อ: L QB280, L QB300 และ L QC320 และอุณหภูมิการใช้งานอยู่ที่ 280°C, 300°C และ 320°C ตามลำดับ
ควรเลือกน้ำมันถ่ายเทความร้อนยี่ห้อและคุณภาพที่เหมาะสมซึ่งตรงตามมาตรฐาน SH/T 0677 1999 "Heat Transfer Fluid" ตามอุณหภูมิความร้อนของระบบทำความร้อน ในปัจจุบัน อุณหภูมิการใช้งานที่แนะนำของน้ำมันถ่ายเทความร้อนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดค่อนข้างแตกต่างจากผลการตรวจวัดจริง ซึ่งทำให้ผู้ใช้เข้าใจผิดและเกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยเป็นครั้งคราว ควรดึงดูดความสนใจของผู้ใช้ส่วนใหญ่!
น้ำมันถ่ายเทความร้อนควรทำจากน้ำมันพื้นฐานที่ผ่านการกลั่นแล้วซึ่งมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยม มีสารต้านอนุมูลอิสระที่อุณหภูมิสูงและสารเติมแต่งป้องกันตะกรัน สารต้านอนุมูลอิสระที่อุณหภูมิสูงสามารถชะลอการเกิดออกซิเดชันและการทำให้น้ำมันถ่ายเทความร้อนหนาขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการทำงาน สารป้องกันตะกรันที่อุณหภูมิสูงสามารถละลายถ่านโค้กในท่อและท่อของเตาเผา กระจายมันในน้ำมันถ่ายเทความร้อน และกรองผ่านตัวกรองบายพาสของระบบเพื่อรักษาท่อและท่อของเตาเผาให้สะอาด หลังจากใช้งานทุกสามเดือนหรือหกเดือน ควรติดตามและวิเคราะห์ความหนืด จุดวาบไฟ ค่ากรด และคาร์บอนที่ตกค้างของน้ำมันถ่ายเทความร้อน เมื่อตัวบ่งชี้สองตัวเกินขีดจำกัดที่ระบุ (คาร์บอนตกค้างไม่เกิน 1.5%, ค่ากรดไม่เกิน 0.5mgKOH/g, อัตราการเปลี่ยนแปลงจุดวาบไฟไม่เกิน 20%, อัตราการเปลี่ยนแปลงความหนืดไม่เกิน 15%), ควรพิจารณาเติมน้ำมันใหม่หรือเปลี่ยนน้ำมันทั้งหมด
(2) การออกแบบและติดตั้งระบบทำความร้อนที่เหมาะสม
การออกแบบและติดตั้งระบบทำความร้อนด้วยน้ำมันถ่ายเทความร้อนควรปฏิบัติตามกฎการออกแบบเตาน้ำมันร้อนที่กำหนดโดยหน่วยงานที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัดเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยของระบบทำความร้อน
(3) สร้างมาตรฐานการทำงานประจำวันของระบบทำความร้อน
การทำงานประจำวันของระบบทำความร้อนน้ำมันร้อนควรปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยและการควบคุมทางเทคนิคสำหรับเตาเผาตัวพาความร้อนอินทรีย์ที่จัดทำโดยหน่วยงานที่เกี่ยวข้องอย่างเคร่งครัด และติดตามแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ เช่น อุณหภูมิและอัตราการไหลของน้ำมันความร้อนในการทำความร้อน ระบบได้ตลอดเวลา
ในการใช้งานจริง อุณหภูมิเฉลี่ยที่ทางออกของเตาให้ความร้อนควรต่ำกว่าอุณหภูมิการทำงานของน้ำมันถ่ายเทความร้อนอย่างน้อย 20°C
อุณหภูมิของน้ำมันถ่ายเทความร้อนในถังขยายของระบบเปิดควรต่ำกว่า 60°C และอุณหภูมิไม่ควรเกิน 180°C
อัตราการไหลของน้ำมันถ่ายเทความร้อนในเตาน้ำมันร้อนไม่ควรต่ำกว่า 2.5 m/s เพื่อเพิ่มความปั่นป่วนของน้ำมันถ่ายเทความร้อน ลดความหนาของชั้นล่างสุดนิ่งในชั้นขอบเขตการถ่ายเทความร้อนและ ความต้านทานความร้อนการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนและปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนของของไหล
(4) การทำความสะอาดระบบทำความร้อน
ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันเชิงความร้อนและพอลิเมอไรเซชันเชิงความร้อนเริ่มก่อตัวเป็นสารที่มีความหนืดคาร์บอนสูงที่ถูกโพลีเมอร์ไรซ์ซึ่งเกาะติดกับผนังท่อ สารดังกล่าวสามารถกำจัดออกได้โดยการทำความสะอาดด้วยสารเคมี
สารที่มีความหนืดคาร์บอนสูงยังก่อให้เกิดการสะสมของกราไฟต์ที่ไม่สมบูรณ์อีกด้วย การทำความสะอาดด้วยสารเคมีจะมีผลกับชิ้นส่วนที่ยังไม่ผ่านกระบวนการคาร์บอไนซ์เท่านั้น โค้กที่มีกราไฟท์เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ การทำความสะอาดด้วยสารเคมีไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาสำหรับสารประเภทนี้อีกต่อไป การทำความสะอาดเครื่องจักรส่วนใหญ่ใช้ในต่างประเทศ ควรตรวจสอบบ่อยครั้งระหว่างการใช้งาน เมื่อสารที่มีความหนืดคาร์บอนสูงที่เกิดขึ้นยังไม่ถูกทำให้เป็นคาร์บอน ผู้ใช้สามารถซื้อสารเคมีทำความสะอาดเพื่อทำความสะอาดได้

[6]. บทสรุป
1. โค้กของน้ำมันถ่ายเทความร้อนในระหว่างกระบวนการถ่ายเทความร้อนมาจากผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของปฏิกิริยาออกซิเดชันความร้อนและปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันความร้อน
2. การโค้กของน้ำมันถ่ายเทความร้อนจะทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนของระบบทำความร้อนลดลง อุณหภูมิไอเสียเพิ่มขึ้น และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น ในกรณีที่ร้ายแรงจะนำไปสู่การเกิดอุบัติเหตุ เช่น ไฟไหม้ การระเบิด และการบาดเจ็บส่วนบุคคลของผู้ปฏิบัติงานในเตาให้ความร้อน
3. เพื่อชะลอการก่อตัวของถ่านโค้ก ควรเลือกน้ำมันถ่ายเทความร้อนที่เตรียมด้วยน้ำมันพื้นฐานที่ผ่านการกลั่นซึ่งมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและสารป้องกันการเกิดออกซิเดชันและสารป้องกันการเปรอะเปื้อนในอุณหภูมิสูง สำหรับผู้ใช้ ควรเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีอุณหภูมิการใช้งานที่กำหนดโดยหน่วยงานที่มีอำนาจ
4. ระบบทำความร้อนควรได้รับการออกแบบและติดตั้งอย่างเหมาะสม และการทำงานประจำวันของระบบทำความร้อนควรได้มาตรฐานระหว่างการใช้งาน ความหนืด จุดวาบไฟ ค่ากรด และคาร์บอนตกค้างของน้ำมันถ่ายเทความร้อนในการทำงานควรได้รับการทดสอบเป็นประจำเพื่อสังเกตแนวโน้มที่เปลี่ยนแปลง
5. สารเคมีทำความสะอาดสามารถใช้ทำความสะอาดถ่านโค้กที่ยังไม่เกิดคาร์บอนในระบบทำความร้อนได้