鐘金華（1 福州大學(xué)，福建 福州 350116）（2 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院龍巖分院，福建 龍巖 364000）

一起導(dǎo)熱油油質(zhì)快速裂化的原因分析及對(duì)策

鐘金華1，2
（1 福州大學(xué)，福建 福州 350116）
（2 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院龍巖分院，福建 龍巖 364000）

文中通過(guò)分析一起導(dǎo)熱油鍋爐迅速劣化的原因，提出了導(dǎo)熱油在油品選型及使用上的注意事項(xiàng)，減少有機(jī)熱載體鍋爐事故，確保鍋爐經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

導(dǎo)熱油；裂化；超溫；操作；對(duì)策

福建省龍巖市中小企業(yè)眾多，尤以印染、輕紡和化工等行業(yè)為主，由于導(dǎo)熱油鍋爐具有高溫、低壓、供熱溫度可精確控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用，至2014年11月，龍巖市在用導(dǎo)熱油鍋爐86臺(tái)，占龍巖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局監(jiān)控鍋爐總量的15%，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)熱油鍋爐比例還會(huì)有所增多。因?qū)嵊鸵诐B漏、易燃燒的特性，若對(duì)其介質(zhì)特殊性和操作安全性認(rèn)識(shí)不夠，在運(yùn)行中易發(fā)生泄漏和火災(zāi)、爆炸等事故，也給企業(yè)帶來(lái)了一些安全隱患[1]。導(dǎo)熱油鍋爐的出現(xiàn)相對(duì)較晚，雖然監(jiān)察機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)技術(shù)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)大量工作，但使用單位在運(yùn)行中因管理或操作不當(dāng)而釀成的事故時(shí)有發(fā)生。

1 鍋爐概述

龍巖市某油脂有限公司有一臺(tái)承壓有機(jī)熱載體液相鍋爐，鍋爐型號(hào)為YGL-700S，額定工作壓力0.8MPa，額定出口溫度300℃，使用的導(dǎo)熱油是由中油昆侖公司生產(chǎn)的30#L-QB礦物油，系統(tǒng)油量約5噸，開(kāi)式系統(tǒng)運(yùn)行，導(dǎo)熱油最高允許使用溫度為300℃。車(chē)間生產(chǎn)工藝要求溫度為280℃～285℃，鍋爐運(yùn)行出口有機(jī)熱載體油溫為280℃～290℃，回油溫度在260℃～265℃。設(shè)備2012年6月開(kāi)始安裝，2012年12月投入使用。該企業(yè)產(chǎn)品為山茶油，季節(jié)性生產(chǎn)，2012年12月開(kāi)始投入使用，至2013年12月鍋爐外部檢驗(yàn)，鍋爐僅使用一個(gè)半月。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查

2013年12月對(duì)鍋爐進(jìn)行外部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：1、膨脹槽有超溫跡象（膨脹槽外表面油漆脫落，銹跡斑斑，低位槽油漆完好，見(jiàn)圖1），用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀對(duì)膨脹槽進(jìn)行測(cè)溫，筒體外壁約有180℃，對(duì)輔助排氣閥檢查，發(fā)現(xiàn)輔助排氣閥未關(guān)閉；2、操作工未持司爐證，屬無(wú)證操作；3、現(xiàn)場(chǎng)查看運(yùn)行記錄，鍋爐出口溫度最高299℃。對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行取樣分析，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 在用油化驗(yàn)結(jié)果

圖1 膨脹槽油漆脫落

3 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，造成導(dǎo)熱油快速裂化的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）運(yùn)行管理不規(guī)范導(dǎo)致膨脹槽超溫。

造成這次事故最主要的原因是司爐工未持證上崗，輔助排氣閥未關(guān)閉，造成膨脹槽油溫過(guò)高。《有機(jī)熱載體鍋爐》規(guī)定膨脹槽內(nèi)的有機(jī)熱載體的表面溫度不應(yīng)當(dāng)超過(guò)70℃[2]，其目的就是為了防止有機(jī)熱載體因超溫而氧化失效，形成污垢沉積于管壁，惡化傳熱效果，使受熱面管過(guò)熱失效[3]。

該企業(yè)導(dǎo)熱油系統(tǒng)采取開(kāi)式運(yùn)行，輔助排氣閥未關(guān)閉導(dǎo)致膨脹槽內(nèi)導(dǎo)熱油溫度超標(biāo)（超過(guò)70℃），高溫導(dǎo)熱油與空氣中的氧氣接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成氧化降解產(chǎn)物（包括有機(jī)酸）及具有更高相對(duì)分子質(zhì)量的所聚產(chǎn)物，生成的有機(jī)酸縮聚成膠泥，使導(dǎo)熱油密度變大，閃點(diǎn)降低，粘度增大，殘?zhí)忌?，油品快速變質(zhì)，油的顏色也由淡黃色到茶褐色，最后變?yōu)楹谏ㄒ?jiàn)圖2），降低介質(zhì)的使用壽命，不僅影響安全運(yùn)行，而且使鍋爐熱效率降低，浪費(fèi)能源。

圖2 系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱油呈黑色

（2）超過(guò)導(dǎo)熱油最高使用溫度。

該企業(yè)車(chē)間生產(chǎn)工藝要求溫度為280℃～285℃，鍋爐運(yùn)行出口有機(jī)熱載體油溫為280℃～290℃，選擇的導(dǎo)熱油生產(chǎn)廠商為中油昆侖公司生產(chǎn)的30#L-QB礦物型導(dǎo)熱油，出廠合格證標(biāo)明其最高使用溫度為300℃（無(wú)型式試驗(yàn)報(bào)告）。根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第11.1.4最高工作溫度的規(guī)定：燃煤有機(jī)熱載體的最高工作溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谄渥罡咴试S溫度的20℃[4]。且有數(shù)據(jù)表明：實(shí)際使用中，有機(jī)熱載體開(kāi)始發(fā)生熱裂解的溫度是其最高允許使用溫度以下約50℃。從調(diào)查的資料顯示，該導(dǎo)熱油已超溫使用。

導(dǎo)熱油是能夠載熱并能傳遞熱量的有機(jī)物，有機(jī)物在高溫下都會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在一個(gè)確定的溫度之上，所有的導(dǎo)熱油都會(huì)不同程度地被熱裂解。只要導(dǎo)熱油的使用溫度超出其最高使用溫度，導(dǎo)熱油將發(fā)生嚴(yán)重的熱裂解，形成裂解產(chǎn)物。裂解產(chǎn)物從導(dǎo)熱油中游離出來(lái)，因鍋爐受熱面管壁的邊界層區(qū)域流體的流速較低，懸浮在導(dǎo)熱油中的碳粒和游離出來(lái)的聚合物將咐著在管壁上，形成含碳量極高的垢狀物，造成傳熱惡化，鍋爐的熱效率降低，而使用單位又要維持相應(yīng)的出力，必須通過(guò)提高爐膛溫度的形式才可達(dá)到生產(chǎn)工藝溫度的要求，這進(jìn)一步加劇了導(dǎo)熱油在超溫下運(yùn)行。

（3）使用劣質(zhì)導(dǎo)熱油。

該企業(yè)提供了一份中油昆侖公司提供的產(chǎn)品質(zhì)量合格證，出廠日期為2011年12月29日。產(chǎn)品質(zhì)量符合“RH 03NB.0007-2003標(biāo)準(zhǔn)”，該標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參照石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0677-1999《熱傳導(dǎo)液》。國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)GB 23971-2009《有機(jī)熱載體》，早于2009年6月12日發(fā)布，并于2010年1月1日實(shí)施，明文規(guī)定新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日起，石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0677-1999《熱傳導(dǎo)液》同時(shí)廢止。而作為知名企業(yè)的中油昆侖公司理應(yīng)執(zhí)行新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，然而在2011年12月29日出廠的導(dǎo)熱油，油品殘?zhí)抠|(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)為0.32%，GB 24747-2009未使用有機(jī)熱載體殘?zhí)俊?.05%[6]，殘?zhí)恐党^(guò)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)6.4倍，表明該批產(chǎn)品出廠就不合格。

使用品質(zhì)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的劣質(zhì)油或再生油，油中殘?zhí)?、酸值指?biāo)大大超標(biāo)。導(dǎo)熱油在加熱運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一些化學(xué)變化，生成高聚合物，同時(shí)也會(huì)因局部過(guò)熱生成焦炭，這些高聚合物和殘?zhí)坎蝗苡谟?，而懸浮在油中，運(yùn)行中這些物質(zhì)可能會(huì)沉積在鍋筒底部而過(guò)熱鼓包，或沉積在管壁上而過(guò)熱爆管[7]。

4 事故預(yù)防

導(dǎo)熱油鍋爐的優(yōu)點(diǎn)與特性必須是在保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提下才能得到充分發(fā)揮。因此，導(dǎo)熱油鍋爐在運(yùn)行管理與油質(zhì)選用方面，要注意以下2點(diǎn)：

（1）導(dǎo)熱油合理選型

首先，選擇的油品型號(hào)必須符合《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第11.1.1規(guī)定：有機(jī)熱載體產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)當(dāng)符合GB 23971規(guī)定，并且通過(guò)型式試驗(yàn)。

其次，企業(yè)應(yīng)根據(jù)結(jié)合的生產(chǎn)工藝，根據(jù)《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第11.1.4最高工作溫度的規(guī)定：燃煤有機(jī)熱載體的最高工作溫度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谄渥罡咴试S溫度的20℃ ，同時(shí)，結(jié)合實(shí)際使用中有機(jī)熱載體開(kāi)始發(fā)生熱裂解的溫度是其最高允許使用溫度以下約50℃，合理選擇導(dǎo)熱油類(lèi)型，以利于長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

（2）加強(qiáng)運(yùn)行管理

應(yīng)提高思想認(rèn)識(shí)和觀念，強(qiáng)化企業(yè)的主體意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)管理人員和操作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，做到真正熟悉有機(jī)熱載體鍋爐特點(diǎn)，特別需要注意的是，不要盲目地把蒸汽鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和操作習(xí)慣套用到有機(jī)熱載體鍋爐上；制訂詳細(xì)的操作規(guī)程，嚴(yán)格管理，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。

為了及時(shí)掌握導(dǎo)熱油品質(zhì)變化情況，分析變化原因，應(yīng)對(duì)其實(shí)行定期監(jiān)測(cè)，確保使用中的油品在合格范圍內(nèi)。因?qū)嵊兔磕甓紩?huì)有不同程度的損失，所以為了使系統(tǒng)油量基本得到穩(wěn)定，必須定期補(bǔ)充新導(dǎo)熱油量。當(dāng)然，加入系統(tǒng)新的導(dǎo)熱油，必須預(yù)先進(jìn)行脫水脫氣操作，以排除水分。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)殘?zhí)砍瑯?biāo)，鍋爐熱效率下降，應(yīng)進(jìn)行徹底清洗，清除管壁內(nèi)的積碳，以降低爐管阻力。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析該起導(dǎo)熱油快速裂化事故，提出了導(dǎo)熱油在選型和運(yùn)行操作中的注意事項(xiàng)，避免此類(lèi)事故的發(fā)生，確保鍋爐在安全、節(jié)能條件下運(yùn)行，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

[1]姜韜.導(dǎo)熱油爐運(yùn)行中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].木材工業(yè)，2000,14（5）：31-32.

[2]有機(jī)熱載體爐 GB/T 17410-2008[S]．北京，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社：1998.

[3]李君平，劉振南等．有機(jī)熱載體爐常見(jiàn)事故產(chǎn)生的原因及對(duì)策[J]．裝備制造技術(shù)，2006，(3)：90-91.

[4]TSG G0001-2012 鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.

[5]沈燕．淺析控制導(dǎo)熱油品質(zhì)對(duì)導(dǎo)熱油鍋爐安全運(yùn)行的重要性[J]．化學(xué)工程與裝備，2009，(9)：115-117.

[6]GB 23971-2009 有機(jī)熱載體[S]．中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).

[7]GB 24747-2009 有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件[S]．中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).

Reason Analysis and Countermeasures of Heat Conducting Oil Together Fast Cracking

ZHONG Jin-Hua1, 2
(1 Fuzhou University , Fuzhou 350116, Fujian, China)
(2 Fujian Special Equipment and Research Institute, Fuzhou 350003, Fujian, China)

By analysis of heat conduction oil boiler rapid deterioration reasons, this paper puts forward some matters needing attention in the selection and use of oil heat conducting oil, it reduces the organic heat carrier boiler accidents to ensure the economic and safe operation of the boiler.

Heat conducting oil; Cracking; Ultra-high temperature; Operation; Countermeasures

2014-12-03

鐘金華，男，福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院龍巖分院，檢驗(yàn)師，工程師