有机热载体炉的安全使用

２００８年第６期　广东化工　第３５卷总第１８２期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　１４１　有机热载体炉的安全使用　李舫　（广东江门市特种设备检验所，广东江门５２９０００）　叠　最高使用温度；有机热载体质量监测和控制　的四个主要指标是运动粘度、闪点、　残炭和酸值　应符合相应要求，　以及　骞　Ｓａｆｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｈｅａｔｅｒｓ　ＬｉＦａｎｇ　（Ｊｉａｎｇｍｅｎ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉａｎｇｍｅｎ　５２９０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｕｒ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈｅａｔｅｒｓ　ｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ－Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｗａｓ　ｈｉｇｈ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｂｕｌｋ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｑｕａｌｉｙｔ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｈａｄ　ｆｏｕｒ　ｍａｉｎ　ｓｕｉｔａｂｌｅｓ：ｋｉｎｅｍａｔｉｃ　ｖｉｓｃｏｓｉｙｔ，ｆｌａｓｈ　ｐｏｉｎｔ，ｃａｒｂｏｎ　ｒｅｓｉｄｕｅ　ａｎｄ　ａｃｉｄ　ｎｕｍｂｅｒ，ｔｈｅｙ　ｍｕｓｔ　ｃｏｎｆｏｒｍ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｆｒｏｍ　ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｍｕｓｔ　ｃｏｎｆｏｒｍ　ｔｏ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈｅａｔｅｒｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ．Ｅｘｅｃｕｔｅ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｒｔａｎｓｆｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈｅａｔｅｒｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｓｔｒｉｃｔｌｙ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ　ｈｅａｔ　ｃａｒｒｉｅｒ；ｑｕａｌｉｙｔ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　有机热载体炉是一种新型特种锅炉，分气相炉和液相炉。　爆炸事故，它的安全使用应注意以下几方面。　气相炉主要是以联苯混合物为介质，液相炉使用的是称为导热　油的液相热载体。有机热载体炉具有热传导效率高，热损失小，　１有机热载体的选用　　．温度易控制，受热相对均匀，尤其具有在相对较低的运行压力　有机热载体分为矿物油型和合成油型两大类。矿物油型是　下获得较高工作温度的突出优点。一般工作压力不高于１　ＭＰａ；　石油进行高温裂解或催化裂化过程中，形成的馏分油做为原料　其供热温度可达到液相３４０℃或气相４００℃。近年来随着我　精制而成，合成油型是以化工或石油化工为原料经有机合成工　国经济发展，技术水平提高和生产工艺的需要，有机热载体炉　艺而成，如联苯等。应选择热稳老陆高、环保Ｊ陆能好的油品，　的应用范围越来越广，使用数量呈不断增长趋势，目前已被大　以油品的热稳定性确定的最高允许使用温度应高于有机热载　量应用在纺织、印染、化工、纸业、食品、玻纤等多种行业。　体系统最高操作温度２０℃。以煤为燃料的系统，选择油品的　有机热载体有毒，易燃，渗透性极强，一旦泄漏易引起火灾或　热稳定性应高于以液态或气体为燃料的系统。对于选择热稳定　［收稿日期］２００８．０３．３０　［作者简介］李舫（１９６９一），女，工程师，主要从事锅炉介质监测工作。　维普资讯 http://www.cqvip.com 广１４２　东化工　２００８年第６期　第３５卷总第１８２期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　性差或对环保危害较大的有机热载体系统，应考虑更加严格的　燃烧控制装置和防护设施。　降，造成结焦时会引发事故。　３有机热载体系统的设计和安装　有机热载体与水的物理、化学性质有较大的差别，但在锅　炉的结构特性、制造方法、安装要求是一样的，其设计、制造、　安装、使用等环节除应符合　特种设备安全监察条例　和　有　机热载体炉安全技术监察规程》，还应符合蒸汽锅炉规程或热　２有机热载体质量的监测和控制　有机热载体的质量和性能直接关系到有机热载体炉能否　正常安全运行。其中重要的指标有：运动粘度、闪点、燃点、　残炭、酸值、水分、初馏点和馏程、铜片腐蚀、机械杂质、密　度、灰分、热稳定性、最高使用温度等。对于使用中的有机热　载体，　有机热载体炉安全技术监察规程》规定每年至少检测　一次，检测的指标主要是运动粘度、闪点、残炭、酸值。四项　指标中有两项不合格或有机热载体分解成分含量超过１　０％，　应进行更换或对其进行再生＿ｌ　Ｊ。　２．１粘度　粘度是指在规定条件下，有机热载体的稀稠程度以及流动　性。粘度越大，流动性越差，循环泵的功率也越大，管道运输　就越困难。如粘度值变化超过原技术指标的１５％，不应再继　续使用。　２．２闪点　闪点是指在加热条件下，有机热载体蒸汽与空气组成混合　性气体后，当火焰接近时发生短促闪燃的最低温度。闪点越低，　有机热载体蒸发率越大，安全性也越差，有机热载体使用时间　较长或使用不当均可能导致闪点降低，当闪点变化超过原指标　的２０％时，应停止使用。　２．３残炭　残炭是指有机热载体在受热超温时分解、聚合而沉淀形成　的残炭量。其主要成分是有机热载体的胶质、沥青和多环芳香　烃。残炭值的大小可以判断有机热载体结焦的倾向性。残炭过　高，对锅炉的安全影响很大，若不及时更换，容易在炉管中结　焦，不但阻碍传热，而且减小流通截面，严重时会造成锅炉爆　管事故。一般控制在０．０２　ｗ％，当残炭值超过１．５　ｗ％时，应　进行再生处理，否则不能再继续使用。　２．４酸值　酸值是指有机热载体中有机酸的总含量。当有机热载体温　度≤１００℃且无水分时，有机酸不会腐蚀金属。有机热载体温　度超过１００℃时，随着温度及酸值的增加，有机酸对金属腐　蚀性也增强。为了减轻有机酸对金属腐蚀，酸值一般应低于　０．０５　ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ，如超过０．５　ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ时，应停止使用。　２．５防止有机热载体劣化的措施　一是防止氧化，有机热载体的氧化会改变其化学及物理性　质，破坏其热稳定性和传热效率，防止氧化的有效措施是在高　位槽设置氮封装置，通过惰性的氮气使有机热载体与空气隔　离。二是避免超温，　有机热载体炉安全技术监察规程　规定　有机热载体炉出口处的有机热载体温度不得超过最高使用温　度，超温工作时会产生裂解而析出碳，粘度增加，传热效率下　水锅炉规程的有关规定。　３．１设计　有机热载体炉的设计要防止炉内存在过热点和流速过低　的情况，还要选择适当的有机热载体炉进出口温差，最好炉内　设有蒸汽或惰性气体灭火装置。　３．２安装　根据有机热载体系统的条件和工艺要求，应设置保障系统　最低安全流量的循环系统、联锁装置和报警。对于大型有机热　载体系统应考虑设置有机热载体泄漏事故状况下的紧急安全　排放系统。　３．３管线、阀门、垫片和保温　管线的设计及安装应满足最大膨胀量的要求，焊缝应有ｘ　光无损探伤检验。阀门尽量采用波纹管截止阀或球阀，最好为　焊接阀门，以减少系统中的法兰连接数量。如用法兰连接应采　用金属缠绕，两侧石墨加强的垫片。一般系统内不得采用螺纹　连接的方式。保温材料应采用空隙度小且不易受有机热载体浸　泡的材料，以防有机热载体发生泄漏后易造成保温层着火。　４严格执行有机热载体炉的安全操作规程。预　防事故发生　有机热载体炉安全技术监察规程　定使用单位必须制　订有机热载体炉使用操作规程，包括有机热载体炉启动、运行、　停炉、紧急停炉等操作方法和应注意事项。操作人员必须按操　作规程进行操作。比如停炉时必须进行系统循环，直至冷却后　才能停泵。若是停电造成的突然停炉，则应彻底熄灭炉火，并　用高位槽的冷油将炉管内的热油顶排至低位槽。冷炉重新启动　时，必须缓慢升温，避免冷的有机热载体由于粘度大，流动不　够而导致过热。　４．１事故案例一　某皮革公司违规在有机热载体炉介质回路中的油汽分离　器至膨胀器之间自行加装闸阀，在点火燃烧后又发现该闸阀处　于关闭状态，致使有机热载体在加热、高温、循环过程中产生　蒸汽聚集，急剧升温，使油汽混含，温度达到１５０℃发生爆　炸。锅炉爆炸部位在油汽分离器上端。　４．２事故案例二　某化工公司操作工违章操作，启动有机热载体炉时未打开　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第６期　广东化工　第３５卷总第１８２期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　１４３　膨胀槽放空阀，停止供油前未及时打开旁通阀，致使该炉　综上所述，有机热载体炉安全使用的重点是坚持“安全第　有机热载体循环系统停止循环，炉内油温急剧升高，管路压力　一”的原则，根据本单位有机热载体系炉的特点和存在的问题，　升高，此时操作人员开启了旁通阀，导致高温有机热载体迅速　科学制订适合本单位实际情况、完善的安全操作规程和事故预　气化，造成非受压的油汽分离器承压爆炸，有机热载体喷出后　案，并在事故的预防和发生事故时的判断及处理环节上做到及　遇明火燃烧。　早发现、及时控制，正确处理。　上述案例说明有机热载体系统防范火灾或爆炸事故发生　的关键是预防有机热载体的泄漏和制订合理的泄漏事故预案。　参考文献　影响有机热载体系统泄漏的主要因素应是在设计、制造、安装、　【１］冯维君．有机热载体炉安全技术【Ｍ］．北京：中国锅炉压力容器安全杂　使用、管理等方面存在缺陷。系统和操作中实际存在的缺陷导　志社，１　９９４：１６－１８．　致泄漏或造成有机热载体过热裂解、高温氧化，最终导致事故　的发生。　（本文文献格式：李舫．有机热载体炉的安全使用［Ｊ］．广东化　５结束语　工，２００８，３５（６）：１４１－１４３）　（上接第８１页）　６结语　５经济评价　广州石化有资源和地理位置的优势。装置的建设可为珠江　建立一套６万ｔ／ａ液体二氧化碳装置总投资约为１２３３万元　三角洲地区提供符合新标准（ＧＢ１０６２１—２００６）质优价廉的食品　（第一期动力设备按３万ｔ／ａ设计，静设备按６万　规模，比　级二氧化碳的需求，有利于该地区二氧化碳市场的长期稳定。　３万ｔ／ａ规模增加２００万元），另需购少量气瓶做散户业务。３　回收利用二氧化碳有利于环境保护，一方面减少了污染，变废　万ｔ／ａ二氧化碳装置用地约１４３０　ｍ　。　为宝，具有较好的社会效益，另一方面也增加了企业的产品品　目前工业级ＣＯ２年均价约６００元／ｔ，食品级ＣＯ２年均价约　种，增强了企业的市场竞争能力，对企业发展具有一定的推动　６５０元／ｔ。饮料生产淡季（指冬、春季）和旺季（指夏秋季）的价格　作用。　分别下降或上浮５０～１５０元／ｔ左右。送货上门：罐装为７５０　利用炼厂制氢装置副产二氧化碳生产３万ｔ／ａ食品级产品，　８００元／ｔ，瓶装为８００　１２００元／ｔ。若以目前液体二氧化碳年均　消耗原料气量２７５０　Ｎｍ　／ｈ，二氧化碳资源化利用若能转化成　价６００元／ｔ为测算基础（原料二氧化碳价格为零，不包运输费　经核证的二氧化碳减排量（ＣＥＲｓ），销售二氧化碳减排量的价格　用），开工率为１００，８０、６０％时净利润分别为５６０、３７１、３１３　每吨大约８．５～１０欧元。这样不仅可以大幅减低温室气体排放，　万元／年。最不利情况下，若以４００元／ｔ测算，６０％开工率时　保护环境，又能对减缓全球气候变化作出贡献，更能带来可观　净利润为２６万元。主要影响成本的因素测算见表６。　的经济收益。炼厂制氢装置废气二氧化碳资源化利用项目的实　施，也是履行　京都议定书　加强国际合作、保护全球环境　表６主要影响成本的因素测算　的有力举措。　１　ｂ．６　Ｃｏｓｔ　ｅｓｔｉｍａｔｅｓ　生产能力／（万ｔ．ａ　）　３　参考文献　原料ＣＯ２／（万ｔ．Ｗ　）　Ｏ　［１］温室气体的种类和特征ＩＪⅢ．气候变化研究进展，２００６，２（６）：３００—３００．　产品质量　ＧＢ１０６２１＿２００６　【２］齐玉春，董云社．中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究【ＪＪ．地　吨产品　ＫＷ・ｈ　１４０　理科学，２００４，２４（５）：５２８—５３４．　消耗动力电　元　６８．６　［３］钱易，唐孝炎．环境保护与可持续发展［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　折旧费／（元・ｔ－　）　４９　２０００：３ＯＯ　３ＯＯ．　人工成本／（元・ｔ。）　１７　运输费用／（元・ｔ。）　１ＯＯ　（本文文献格式：唐山．炼厂制氢装置副产二氧化碳的资源化　土地租金／元　利用［Ｊ］．广东化工，２００８，３５（６）：７９—８１１）　合计，元　２４０　１　注：电价按０　４９元／ｋＷｈ，折旧费和土地租金按极限假设。