趙淑珍

（山東省特種設(shè)備檢驗研究院菏澤分院，山東菏澤274000）

有機熱載體爐是以煤、油、氣體、電為燃料，以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，利用循環(huán)油泵，強制液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備后，再返回加熱爐重新加熱的特種工業(yè)爐。其具有高溫、低壓、安全、高效節(jié)能、無需水處理設(shè)備等優(yōu)點，近年來被廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、紡織印染、輕工、建材等工業(yè)領(lǐng)域。但由于爐內(nèi)有機熱介質(zhì)具有高溫、易燃的特性，在運行中因管理或操作不當(dāng)而釀成的事故時有發(fā)生。筆者總結(jié)了有機熱載體爐運行中常見的安全事故，如爐管的堵塞、鼓包、爆管，鍋爐的超壓、爆沸、爆炸，管道泄漏、火災(zāi)、循環(huán)系統(tǒng)故障等，并對這些事故的原因進(jìn)行了分析，給出了相應(yīng)的防范措施，以確保此類鍋爐的安全運行，減少事故的發(fā)生。

1 爐管堵塞、鼓包、爆管事故

主要的原因分析和防范措施如下：

（1）使用品質(zhì)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的劣質(zhì)油或再生油，油中殘?zhí)贾笜?biāo)大大超標(biāo)。導(dǎo)熱油在加熱運行過程中，會發(fā)生一些化學(xué)變化，而生成少量高聚合物，同時也會因局部過熱生成焦炭，這些高聚合物和殘?zhí)疾蝗苡谟?，而懸浮在油中，運行中這些物質(zhì)可能會沉積在鍋筒底部而過熱鼓包，或沉積在管壁上而過熱爆管。

因此，應(yīng)定期對導(dǎo)熱油取樣分析，及時掌握油的品質(zhì)變化情況，分析變化原因。定期補充新導(dǎo)熱油量，使其殘油量基本得到穩(wěn)定，加入鍋爐中的導(dǎo)熱油，必須預(yù)先煮過，以排除水分，發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施。導(dǎo)熱油系統(tǒng)應(yīng)定期進(jìn)行徹底清洗，清除管壁內(nèi)的積碳，以降低爐管阻力。

（2）導(dǎo)熱油氧化。導(dǎo)熱油與空氣中的氧氣接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成有機酸并縮聚成膠泥，使粘度增加，不僅降低介質(zhì)的使用壽命，而且造成系統(tǒng)酸性腐蝕，影響安全運行。導(dǎo)熱油的氧化速度與溫度有關(guān)，在70℃以下，氧化不明顯，超過100℃時，隨著溫度的升高，有機熱載體對金屬的腐蝕性會增強，氧化會加劇。長期運行使有機熱載體逐漸老化，受熱面管壁積碳不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定值時，管壁會過熱、變形、爆管。

避免導(dǎo)熱油氧化的措施，通常是設(shè)置高位膨脹槽，用以隔絕高溫?zé)彷d體直接與空氣接觸。高位槽可充氮保護，無充氮保護的，應(yīng)保持一定液位，并裝有最低液位報警器。

（3）出口溫度超溫。有的企業(yè)采取提高出口溫度的辦法，保證供熱量，結(jié)果使出口溫度接近甚至超過熱載體的最高允許使用溫度，從而加重用熱設(shè)備內(nèi)部的結(jié)焦、結(jié)垢程度，使散熱器傳熱效率更低，形成惡性循環(huán)，直到爐管爆破。

因此，加熱爐進(jìn)液口和出液口上必須裝有測溫儀表，并設(shè)有超溫報警裝置。應(yīng)控制熱載體爐出口處的最高油溫比熱載體的工作溫度低約30℃，以防止導(dǎo)熱油在使用過程中過熱分解變質(zhì)。

（4）管內(nèi)介質(zhì)流速過低。導(dǎo)熱油在爐管內(nèi)流動時，會形成邊界層，流速越慢，邊界層越厚，該處介質(zhì)溫度與主流溫度之差越大，會造成管壁超溫，加速導(dǎo)熱油變質(zhì)、失效，最終導(dǎo)致過熱引起鼓包、爆管事故。

《有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，為了防止液相爐中有機熱載體過熱分解與積碳，必須保證受熱面管中有機熱載體的流速，輻射受熱面不低于2 m/s，對流受熱面不低于1.5 m/s。這樣，根據(jù)流體力學(xué)原理，流體就能在管內(nèi)呈湍流狀態(tài)，就能獲得較薄的邊界層，介質(zhì)在管內(nèi)就不會因超溫過熱而產(chǎn)生殘?zhí)?、堵塞管徑，造成管壁過熱等事故。

（5）附屬設(shè)備選用、操作不當(dāng)。導(dǎo)熱油過濾器選用不當(dāng)，過濾器網(wǎng)過粗，而較小的結(jié)焦物未能濾出，而沉積在鍋筒底部或受熱面管壁，致使超溫過熱。

循環(huán)油泵工作不正常，打不起壓力，致使介質(zhì)在爐管內(nèi)停滯造成過熱而爆管?；蛘呤峭t后，未按規(guī)定吹掃，油泵即刻停止轉(zhuǎn)動，而爐內(nèi)油溫還在較高溫度以上，致使油質(zhì)變壞，產(chǎn)生結(jié)焦甚至造成鼓包或爆管。

因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的熱載體用量和阻力降的要求，選用合適的循環(huán)泵，保證循環(huán)泵的流量、揚程與鍋爐匹配，保證介質(zhì)在管內(nèi)的流速，避免事故后患。

2 超壓、爆炸、爆沸事故

（1）在啟動過程中，隨著有機熱載體的加熱，溶解在其中的其他氣體或水分逐漸分離出來，可能造成超壓事故。我國曾發(fā)生過多起氣體爐的超壓爆炸事故，原因就是在啟動加熱升壓時，聯(lián)苯中含有水分，水分迅速汽化，導(dǎo)致爐內(nèi)壓力急劇上升到無法控制的程度，引發(fā)超壓爆炸事故。

（2）燃油燃?xì)獾挠袡C熱載體爐，常常由于閥門關(guān)閉不嚴(yán)或吹掃時間不夠，使燃油燃?xì)膺M(jìn)入或殘存在爐膛中，遇明火而引起局部爆炸事故；或者由于沒有裝設(shè)熄火保護裝置或裝置失靈，熄火后，未能及時切斷燃料供應(yīng)，使油氣繼續(xù)進(jìn)入熾熱的爐膛，引發(fā)爐膛爆炸。對于熱功率≥2.8 MW的鍋爐，沒有裝設(shè)點火控制程序或程序失靈，由于操作失誤，使點火前油氣進(jìn)入爐膛，引起爐膛爆炸事故。

（3）爆沸事故的發(fā)生，多是由于啟動過程中溫升速度太快，蒸發(fā)出來的大量水蒸汽夾帶著導(dǎo)熱油沖出膨脹器，而造成溢油、爆沸事故。

因此，應(yīng)嚴(yán)格控制熱載體液相爐中的水分及其他組分，在點火啟動時，要反復(fù)打開排氣閥，以排凈有機熱載體爐中的空氣、水與有機熱載體混合蒸汽。在啟動過程應(yīng)注意控制導(dǎo)熱油升溫速度。對于燃用油氣的有機熱載體爐，應(yīng)設(shè)置爐膛熄火保護裝置和點火程序控制裝置（熱功率≥2.8 MW時），并要保證這些裝置靈敏可靠。

3 管道泄漏、火災(zāi)事故

（1）因制造安裝品質(zhì)差，施工焊縫品質(zhì)存在缺陷，或是爐內(nèi)受熱面管材選用不當(dāng)，導(dǎo)致熱媒輸送主管焊縫部分脫落，致使大量導(dǎo)熱油外漏。

（2）熱介質(zhì)在超溫情況下大量汽化，引起管道振動甚至損壞而致使大量導(dǎo)熱油外漏。

（3）有機熱載體爐從停用到運行的過程，由于溫度變化大，法蘭間易松動，常見滲漏現(xiàn)象。

（4）導(dǎo)熱油滲透性較強，特別是法蘭墊片處較為嚴(yán)重，在空氣存在條件下，循環(huán)液體和管道熱量將熱傳導(dǎo)液加熱，并逐漸氧化，使保溫區(qū)被引燃而造成失火，熱傳導(dǎo)液漏到正在加熱的系統(tǒng)中，而其工藝原料是易氧化的從而造成火災(zāi)事故。

因此，安裝時要選有資質(zhì)的公司安裝，管道連接以焊接為好，適當(dāng)輔以法蘭連接，不得采用螺紋連接，法蘭連接時，應(yīng)采用金屬網(wǎng)纏繞石墨墊片或膨脹石墨復(fù)合墊片。

管道系統(tǒng)中所有密封件，應(yīng)選用具有良好密封性和阻燃性的柔性和金屬纏繞制品，切忌用含有橡膠成分的密封件。所有與熱載體接觸的附件，不得采用有色金屬和鑄鐵制造，鋼管應(yīng)采用20號鋼無縫管，緊固件尤其主回路上的連接螺栓采用35號鋼較為妥當(dāng)。溫度升高至200℃以上時，系統(tǒng)法蘭連接處可進(jìn)行熱緊固。保溫材料應(yīng)采用空隙度小且不易受有機熱載體浸泡的材料，以防有機熱載體發(fā)生泄漏后，易造成保溫層著火。

安裝竣工后應(yīng)對所有管路進(jìn)行嚴(yán)格的壓力試驗，直到不滲漏為止，導(dǎo)熱油在系統(tǒng)管路中循環(huán)不應(yīng)少于60 min，確認(rèn)一切正常之后，方可點火。一旦發(fā)生管壁漏油現(xiàn)象，應(yīng)緊急停爐。把火焰和導(dǎo)熱油立即隔離開。

4 循環(huán)系統(tǒng)故障事故

主要指意外停電、停爐時操作處理不當(dāng)，而引起的循環(huán)系統(tǒng)事故。燃煤導(dǎo)熱油鍋爐在正常使用時，遇突然停電，此時循環(huán)油泵停止工作，流速等于零，而爐管的油溫和爐膛的余熱作用，會使熱介質(zhì)溫度在1～2 min內(nèi)就會超過允許值，如此積累久了，熱介質(zhì)因裂解、積碳而導(dǎo)致爐管結(jié)焦、過燒，進(jìn)而引發(fā)爆管事故。

停爐操作時，循環(huán)泵停運聯(lián)鎖裝置缺失或失靈，導(dǎo)致爐管和導(dǎo)熱油溫度迅速升高，爐管不能及時得以冷卻而發(fā)生爆管事故。

因此，在意外停電時，應(yīng)迅速打開冷油置換閥門放油，把膨脹槽的冷油，經(jīng)過爐內(nèi)，自流至儲油槽內(nèi)，但是放油不能太急。同時進(jìn)行濕煤壓火或打開所有爐門，立即消除爐內(nèi)剩余的燃煤，讓大量冷風(fēng)竄進(jìn)爐膛內(nèi)，迅速降低爐溫，消除熱源，此過程應(yīng)在5 min內(nèi)完成。有條件的單位，可設(shè)置雙路電源，如設(shè)置小型汽油發(fā)電機，其電路與循環(huán)油泵電路互為切換，從而防止停電短時間內(nèi)油溫超高而釀成事故。

正常停爐時，循環(huán)泵要繼續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間，打開旁路，以使導(dǎo)熱油繼續(xù)流動，停止送風(fēng)、引風(fēng)，待油溫降至100℃以下時，循環(huán)油泵方可停轉(zhuǎn)。

對于強制循環(huán)液相加熱爐，必須裝有備用循環(huán)泵，并保持性能良好。運行中，要保持循環(huán)油泵、儲油槽的清潔，隨時清除表面上積聚的油垢和灰塵，嚴(yán)防其被外部飛火引燃成災(zāi)。要保證循環(huán)泵停運聯(lián)鎖裝置的性能靈敏、可靠。

5 結(jié)束語

上述問題是有機熱載體爐運行中一些常見的安全事故，要避免這些事故的發(fā)生，應(yīng)先了解這些事故發(fā)生的原因，并在使用、管理的過程中有針對性地給予預(yù)防，嚴(yán)格按照規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行操作，才能最大限度地消除事故隱患，保證此類鍋爐安全、可靠地運行。

[1]中華人民共和國勞動部.有機熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程及有關(guān)條款說明[M].北京：中國鍋爐壓力容器安全雜志社，1993.

[2]李君平，劉振南，等.有機熱載體爐常見事故產(chǎn)生的原因及對策[J].裝備制造技術(shù)，2006，（3）：90-91.

[3]沈 燕.淺析控制導(dǎo)熱油品質(zhì)對導(dǎo)熱油鍋爐安全運行的重要性[J].化學(xué)工程與裝備，2009，（9）：115-117.