有机热载体锅炉劣化事故原因及预防措施

文丨亓海峰

有机热载体锅炉是指用煤、油、可燃气体为燃料(或用电加热)，以有机热载体为介质，利用循环油泵，强制导热油进行液相循环，将热能输送给用热设备后，再返回加热炉重新加热的一类锅炉。液相有机热载体锅炉经常用于温度较高的场合，温度高达300℃左右。近几年以来，随着经济的快速发展，因有机热载体锅炉体积小、低压、高温、安全节能、操作方便等特点，所以得到了广泛应用。但由于对有机热载体及有机热载体锅炉认识的局限性、管理上的缺陷、操作人员技术水平不够等原因,造成有机热载体劣化从而导致事故和经济损失，值得使用单位高度重视。

发现问题

2017年3月，山东省莱芜市特种设备检验研究院在对某地毯有限公司的有机热载体锅炉进行了定期检验。该锅炉型号为：YLL-700MA,2016年2月投入使用，额定压力为0.8MPa，最高允许使用温度320℃，戒指牌号为L-QC320，锅炉实际出口温度为260℃，回流温度为240℃左右。使用压力为0.4MPa，开式循环系统。抽样检测介质，检测数据为：运动粘度40℃为62.7mm2/s，残炭（质量分数）为2.1%，酸值为1.9mg/g，水分为53mg/kg，外观浑浊，黑色，有明显沉淀。依据《锅炉水（介）质处理检验规则》（TSG G5002）和GB 24747-2009《有机热载体安全技术条件》。其中运动粘度、残炭、酸值明显不合格，应该停止使用，重新置换并注入新油。

劣化成因和危害

液相强制循环热载体炉在开式运行系统中，如果因频繁停电、管内流量偏低、操作不当等原因，容易造成介质局部过热超温，与空气中的氧气接触，发生氧化反应，从而急剧裂解和聚合，使油品的酸值增高，加速油品的劣化。当残炭、运动粘度也增加后，极易在高温的炉管中结焦、积炭。因碳的传热系数只有钢材的千分之一，所以不但影响传热，降低热效率，而且还浪费燃料。当锅炉管壁的温度显著上升时，易引起炉管鼓包、变形，最终将炉管烧穿，致使有机热载体泄漏，造成重大经济损失，还会导致锅炉受热面过热、爆管，甚至会引起火灾事故，后果不堪设想。

防范措施

一是建立健全安全管理规章制度，提高应急能力。

坚持安全第一，预防为主的方针，加强管理，严防有机热载体泄漏引发火灾事故，把事故消灭在萌芽状态。加强锅炉安全管理人员和司炉人员的教育培训，制定应急预案，提高司炉人员的责任心和应急能力。杜绝违章操作和指挥，及时排查隐患。

二是确保炉管中有机热载体的循环流速，避免过热。

首先选用合适的循环泵，一般应加装两台循环泵。确保炉管内有机热载体的流速维持在安全流速以上，尽量保持流速均匀。当循环系统用热量减少时，应开启循环旁路，确保炉管内流速达到湍流，防止因流速过慢而过热。其次应注意选配循环泵的合理性，泵的功率过大，往往会造成浪费；功率如果过小，致使炉管内流速缓慢，容易引起有机热载体过热积炭甚至爆管。所以，考虑以上因素，保证受热面炉管中的有机热载体达到安全流速，循环泵的配置应能确保有机热载体的流速达到规定要求。在实际检验工作中，发现有的锅炉厂为了降低成本，配置的循环泵出力不够，因此使用单位应当根据实际情况对循环泵的配置进行核算，必要时重新配置。为了在各种运行负荷时都能使有机热载体保持较高流速，有机热载体循环泵不可以使用变频装置。如果经常发生停电的，宜配备发电机，一旦停电就能快速发电，尽快恢复循环系统，避免炉管中的有机热载体超温过热。

三是采取闭式循环系统，避免氧化。

目前我国有机热载体锅炉传热系统多数是采用膨胀罐与大气相通的开式运行装置，采用闭式氮封的很少。在检验中发现，开式运行系统中，有机热载体的使用寿命一般在三至五年，然而数据表明，采用氮封闭式系统运行，可以有效防止油品的氧化，使用寿命可长达十年左右。

四是定期化验介质，及时处理不合格的有机热载体。

在《锅炉安全技术监察规程》中第2条规定，应采取有效可靠的防泄漏安全措施，在用有机热载体（导热油）每年至少取样检验一次。

严格控制导热油的性能指标，使其能高效、稳定地动作，定期检验。应定期测定和分析有机热载体理化指标，及时掌握有机热载体的品质变化情况，分析变化原因。按照GB24747《有机热载体安全技术条件》的规定，定期检测在用有机热载体，当检测结果达到“停止使用”时，应及时进行处理。对于闪点、水分和低沸物馏出温度不合格的，应查明原因，同时进行排气处理，防止低沸物流出，或者水分气化后体积剧增，引起超压爆炸；对于残炭、酸值和运动粘度不合格的，应及时更换新的有机热载体，防止炉管结焦、积碳，传热受阻而造成受热面过热烧损。

五是注意检查运行操作对有机热载体的影响在锅炉进行定期检验时，应检查有机热载体是否有超温现象，检查停炉、启炉时的操作方法和记录，是否按规定要求进行操作。对于开始运行系统的，检查膨胀罐内的油温是否过高。还应根据循环工作泵的功率和压力、炉管的管径、油品的运动粘度等参数计算雷诺系数，以确保有机热载体锅炉安全运行。

总之，要避免有机热载体裂化，确保有机热载体锅炉安全、节能、经济运行，应采用具有可靠稳定性的有机热载体；采用氮封装置，避免油品与空气接触，防止氧化；运行时正确进行操作，防止有机热载体过热，延长使用寿命；定期检测油品，如果出现质量指标达到警告或者停止使用，应及时处理，避免因有机热载体裂化而发生安全事故。