影響導熱油使用壽命的因素(六)
(2) 系統故障
全國實際運行的幾百萬臺導熱油系統中,有相當一部分是安裝規范的導熱油加熱裝置,對導熱油的使用壽命非常有利,但每臺設備安裝情況不一樣,壽命也有所區別。如有的系統中加熱爐是用蒸汽鍋爐改造的;有的系統既無高位膨脹槽又無低位安全油槽;有的系統輸入和輸出熱量不配套;有的熱油爐是超負荷運轉,爐管結焦過程嚴重;有的負荷非常小以至于油爐效率低,煤耗量偏大;有的導熱油循環系統設計不當,生產裝置時常發生問題。在電加熱導熱油系統中問題更多,電熱元件表面結焦,導熱油使用壽命短,系統故障頻繁是通病。總而言之,設備安裝必須合理,而且當有差錯時,調試時需及時整改,系統主要部件必須達到應有的功能,才有利于導熱油壽命的延長。
另外系統設計合理正確,應嚴格按照設計要求安裝和使用導熱油系統。經過一段時間的運行,在高溫條件下工作的導熱油不可避免地發生一系列物理、化學變化。即使是品質很好的導熱油,它的主要技術指標殘炭、酸值、閃點和運動黏度也會隨著使用時間的延長而發生變化,比如導熱油殘炭值會不斷增加。經驗告訴我們,開始1~2年,殘炭值的增加幅度非常小,即殘炭曲線一階導數小于1。通常在2年后殘炭值增加幅度會不斷上升。在此期間,加熱爐爐管里也在發生漸變,盡管我們規定導熱油流速應該大于1.5~2 m/s,即便如此,爐管中傳熱內表面仍存在油膜層,僅僅比流速小的導熱油油膜層薄一些而已,油膜直接接觸爐管金屬表面,其溫度要比導熱油主流溫度高出許多。同所有有機高分子化合物一樣,導熱油在爐管金屬表
面受到高溫“烘烤”后,其分子鏈都會發生斷裂或聚合,導致殘炭不斷增加,殘炭附著爐管壁面成為結焦。一旦產生結焦層,情況就會急劇惡化,其原因在于結焦層導熱系數要比金屬小得多,熱阻大。一方面,系統要保持原有傳熱強度,不得不提高爐內溫度,爐管壁溫度也在不斷上升,爐管壁面溫度上升,加劇油膜炭化速度,這樣會使結焦層厚度增加,反過來使系統加熱爐爐溫進一步上升,惡性循環的結果是爐管壁厚減薄甚至“燒穿”,這時系統就會發生故障。應該指出,上述我們僅對系統必然產生故障的趨勢作一個分析。對一般系統而言只要操作得當,導熱油系統的負荷不是太重,爐管結焦的過程是比較長的,有的系統經過5年運行,爐管結焦層還不到1 mm。
管式導熱油爐經過幾年運行,爐管內壁總要生成結焦層,結焦層厚度通常取決于導熱油爐運行情況、所使用導熱油理化性質和質量、導熱油在爐管內流速等。一旦爐管內壁結焦嚴重就會導致爐管系統阻力增加,出力下降,排煙溫度升高,熱載體爐熱效率下降,甚至發生爐管堵塞、滲漏、燃燒起火等事故。導熱油爐爐管是否結焦,爐管結焦程度又如何估計,這是從事導熱油爐設計、制造和使用單位一直關注的問題。
