江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院 江苏南通 226000
摘要：有机热载体加热炉，是以煤、油、燃气、电等为燃料，以有机热载体为介质，利用循环油泵强制导热油进行气、液相循环，将热能传递给用热设备后再返回加热炉重新加热的热转换设备。因其具有低压高温、闭式循环、高效节能、控温精确和无需水处理设备等优点，已被广泛地应用于石化、印染、医药等工业领域。本文分析了有机热载体污染变质导致炉管内结焦的机理，以及安全隐患的防护措施。
关键词：有机热载体；污染；变质；案例分析
1、案例概述：
我市某化工企业使用的产品标记为：L-QD330 GB23971的有机热载体经过检验残碳结果为6.4 ％。通过分析查找原因，怀疑有加热工质泄入。建议企业做系统气密试验。发现因为系统中一油脂加工设备管接头破损泄漏导致。
2、案例分析：
2019年6月8日上午该企业设备管理员送来一热载体样品检验。收到样品后我们马上展开检验工作，经过检测残碳结果为6.4％，判定：不合格，停止使用。
（GB24747-2009《有机热载体安全技术条件》规定：残碳＜1.0％允许使用、1.0～1.5％安全警告、＞1.5％停止使用）。
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（图1）残碳检验的图片。该样品残碳已达6.4％并已结焦成蜂窝状，存在严重安全隐患。
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（图2）检验结果
检验结果出来后，我们立即电话通知该企业设备管理员马上停炉查明原因。
有机热载体劣化的主要原因：
一、过热超温：（调阅运行记录，最高工作温度290℃，循环泵工作正常、无频繁启停。排除超温。）
二、氧化变质：（本系统为闭式氮封系统，排除氧化。）
三、化学污染：1.新系统注入有机热载体前未进行清理；
2.设备或管线被其他化学物质污染；
3.被加热工质泄漏到有机热载体系统；
4.不同化学性质的有机热载体混用；
5.有机热载体储存和检修过程中发生的化学污染。
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（图3）从型式试验报告看出这个L-QD330的有机热载体只适合在闭式系统中使用
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（图4）本系统膨胀罐采用氮气封闭，基本排除氧化变质的可能
检验报告比较
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（图5）2019年01月11日检验结果
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（图6）2019年06月08日检验结果
两份报告对比看出有机热载体劣化的速度比较快。
炉膛冷却后经过现场查看炉膛顶部有部分油管已经变形。通过询问司炉工和设备管理人员，了解到膨胀罐发生过几次溢油现象，我们查看了前两年有机热载体检验报告，结果是：合格。考虑有机热载体在短时间内严重劣化，我们怀疑有被加热工质泄漏到有机热载体系统。于是取工质样品带回做试验。
试验结果：
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（图7）试验结果：该企业产品主要原料是动物脂肪从试验数据看出残碳明显升高，基于以上原因，我们认为是被加热工质泄漏到有机热载体系统中，导致残碳迅速升高，建议企业做气密性试验。
经过气密性试验检查到一台油脂加工设备伴热管有一处管接头破损。导致油脂混入有机热载体中，变质的有机热载体在高温下发生热裂解形成固态不溶物，可能导致炉管内结焦，锅炉内部割管查看时，炉膛顶部热辐射较高的部分油管已经完全堵塞。
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（图8）锅炉割管修理时炉膛顶部的锅管照片
炉管内结焦的原因：
有机热载体污染引起的质量变化主要是不同化学性质的物质在高温下有可能发生化学反应或生成热稳定性更低的物质，在高温下发生热裂解，而不同介质的混合又改变了原有的有机热载体的物性。如裂解产物是低沸物、高沸物和固态不溶物，同时裂解也会导致有机热载体闪点降低和炉管内结焦，引发锅炉安全事故。
3解决措施：
一、根据TSG G5001-2010《锅炉水（介）质处理监督管理规则》31.1：存在严重事故隐患的。应当书面报告当地监管部门。
企业根据要求由原有机热载体生产厂家将受到污染的有机热载体回收，清洗系统后注入合格的有机热载体。
按GB 24747-2009《有机热载体安全技术条件》标准的规定在用有机热载体检验周期如下：
一、验证性检验合格的有机热载体，在注入系统并完成系统调试后应在3个月内进行首次检验；
二、在用油每年至少取样检验一次；
三、有所以下情况根据需要随时取样进行检验：
1.系统发生偶然事故，可能对有机热载体产生了危害；
2.系统中排放出的有机热载体再次注入系统时；
3.确定停止使用的有机热载体，采用科学合理的处理措施改善其质量后，欲继续使用前；
4、结论：
1、有机热载体受到污染。不同化学性质的物质在高温下发生化学反应产生热裂解形成固态不溶物，导致炉管内结焦。
2、通过这次有机热载体检测我们帮助企业分析原因。迅速反应，排查出设备泄漏，降低了企业经济损失，避免了重大事故的发生。
参考文献：
[1]屈棠棣，杨晓翔，何锦坤，等.基于 CFD 的有机热载体炉螺旋盘管传热研究[J].石油化工设备，2015，44（4）：39-43.