石秀芹+劉月強(qiáng)+王殿棟

摘 要：陶瓷石膏粉導(dǎo)熱油間歇式炒鍋出現(xiàn)能耗高，生產(chǎn)效率大幅下降，甚至存在安全隱患的根本原因是導(dǎo)熱油老化過程中在換熱面結(jié)焦，嚴(yán)重降低了傳熱系數(shù)。結(jié)焦的具體原因很多，主要應(yīng)從加熱爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、油品選購、油溫控制、炒鍋夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防氧化等環(huán)節(jié)上把握，才能保證加熱換熱系統(tǒng)節(jié)能高效、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：陶瓷石膏粉；間歇式炒鍋；導(dǎo)熱油；結(jié)焦；總傳熱系數(shù)；影響

1 前言

經(jīng)特殊加工過的不同特性的熟石膏粉可以用于各種指標(biāo)要求的陶瓷石膏模具（如：母模、工作模—滾壓、注漿、塑壓等），即使普通滾壓、注漿模具對(duì)石膏相組成、凝結(jié)時(shí)間、流變性、強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、吸水性等方面的性能也有非常嚴(yán)格的要求。普通陶瓷模具熟石膏粉煅燒脫水模式主要有炒鍋（間歇、連續(xù)）、回轉(zhuǎn)窯（間歇、連續(xù)）；供熱方式主要有導(dǎo)熱油、熱風(fēng)、蒸汽夾套與燃煤直燒。經(jīng)過國內(nèi)外幾十年的探索發(fā)展，用導(dǎo)熱油夾套加熱的間歇式炒鍋工藝易于控制，炒制的石膏粉相組成穩(wěn)定、質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)越，產(chǎn)品非常適合用于日用、衛(wèi)浴的普通陶瓷模具。

采用導(dǎo)熱油加熱煅燒石膏粉也存在一些弊端，如：設(shè)備換熱夾套內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)垢降低總傳熱系數(shù)，這個(gè)問題隨導(dǎo)熱油使用時(shí)間越長會(huì)越來越嚴(yán)重、甚至引起爆鍋、爆管事故。不僅產(chǎn)品能耗高，影響生產(chǎn)效率，還會(huì)存在嚴(yán)重安全隱患。在山東平邑石膏礦區(qū)，普通陶瓷石膏粉的產(chǎn)量占全國用量的40%以上，導(dǎo)熱油炒鍋工藝安全問題也時(shí)有發(fā)生，如：爆鍋的情況，目前已引起人們的高度注意。

本文就該熱工問題，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行討論，以指導(dǎo)加熱系統(tǒng)規(guī)范操作運(yùn)行和炒鍋夾套結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終達(dá)到節(jié)能、消除安全隱患的雙重目標(biāo)。

2 導(dǎo)熱油老化結(jié)焦及危害

2.1導(dǎo)熱油的基本知識(shí)

導(dǎo)熱油是良好的熱傳遞介質(zhì)，熱穩(wěn)定性好，具有抗熱裂化和化學(xué)氧化的性能，能在低壓下產(chǎn)生高溫、傳熱效率高、散熱快、加熱均勻，以及調(diào)溫準(zhǔn)確、節(jié)能效果好、輸送和操作方便等特點(diǎn)。近年來，被廣泛應(yīng)用于各種石膏制品工業(yè)生產(chǎn)過程，如：石膏粉烘干與煅燒，以及紙面石膏板、石膏砌塊烘干工藝中等。

一般采用型號(hào)為320﹟-350﹟、密度為D≈870kg/m3、比熱為C≈0.74kcal/kg·℃性能的導(dǎo)熱油。

2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦的原理與主要原因

2.2.1導(dǎo)熱油結(jié)焦的原理

導(dǎo)熱油在加熱過程中被氧化，高溫下油品酸值增大，其運(yùn)動(dòng)黏度逐漸增加，滯留時(shí)間加長。因此，會(huì)發(fā)生裂解和熱縮聚反應(yīng)。裂解后產(chǎn)生小分子，在同樣溫度下?lián)]發(fā)，熱縮聚反應(yīng)產(chǎn)生高分子產(chǎn)物，導(dǎo)致油品黏度增大，從而使管道、設(shè)備內(nèi)部生成積炭，影響傳熱效果，加速了導(dǎo)熱油老化失效。

導(dǎo)熱油在傳遞熱能的同時(shí)產(chǎn)生膠質(zhì)，膠質(zhì)附著在內(nèi)壁，易形成結(jié)焦。另外，若有空氣進(jìn)入，容易發(fā)生降解和聚合反應(yīng)，形成的高沸物在導(dǎo)熱油中的溶解度達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而形成結(jié)焦。如果操作溫度超過導(dǎo)熱油本身的設(shè)計(jì)溫度，腐蝕產(chǎn)物和雜質(zhì)的污染等都會(huì)使管內(nèi)壁形成結(jié)焦，結(jié)焦可能使?fàn)t體管道局部過熱，損害機(jī)械強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)危及人身安全。

2.2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因

在生產(chǎn)實(shí)踐中，導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因主要有以下幾個(gè)方面：

⑴ 導(dǎo)熱油本身含有容易聚合結(jié)焦的組分；

⑵ 操作使用溫度過高；

⑶ 使用中加熱器表面過熱或加熱體沒有被導(dǎo)熱油完全浸沒；

⑷ 加熱體在熱量沒有傳導(dǎo)出去時(shí)移走導(dǎo)熱油。

3 油品老化結(jié)焦產(chǎn)生的危害

⑴ 導(dǎo)熱油是因污染、熱降解和縮聚反應(yīng)、殘余物、腐蝕產(chǎn)物、過熱、膠質(zhì)沉積、小分子揮發(fā)等因素導(dǎo)致黏度、總酸值、水分和丙酮不溶物增加，以及低沸物和高沸物變化，且變化率較大。從而引起傳熱速度差、泵汽蝕、蒸汽壓高、系統(tǒng)超壓和泵密封的磨損等問題，縮小了輸油管道的輸油能力，增加了摩擦阻力，加大了輸送能耗。甚至，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致初凝停流等事故發(fā)生。

⑵ 導(dǎo)熱油系統(tǒng)中少量輕組分物質(zhì)通過排氣管線排出。輕組分物質(zhì)引起泵出流量低、連鎖停爐。重組分物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)壁結(jié)焦、爐管內(nèi)外溫差加大，燒穿爐管以至引起嚴(yán)重的安全事故（管道結(jié)焦或堵塞必須清洗）。

⑶ 導(dǎo)熱量不足，會(huì)直接嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與品質(zhì)。

4 石膏粉炒制中導(dǎo)熱油老化結(jié)焦對(duì)生產(chǎn)效率的影響

4.1炒鍋設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與熱工計(jì)算

石膏粉炒制案例中所評(píng)價(jià)的炒鍋設(shè)計(jì)夾套內(nèi)直徑為1.2m、高度1.6m、換熱面積為7.16m2。夾套鋼板厚度為16mm、夾層寬度為200mm。

根據(jù)先前實(shí)測(cè)該工藝作業(yè)系統(tǒng)換熱面平均總傳熱系數(shù)為K1=65～95W/㎡·℃，可按平均值80 W/㎡·℃評(píng)價(jià)。實(shí)際生產(chǎn)能力為1.3~1.7 t/h，按平均1.65 t/h計(jì)算。

4.1.1石膏粉炒制煅燒能耗計(jì)算

（1） 計(jì)算條件

原礦二水石膏品位為82%，石膏已經(jīng)蒸壓晾曬后H2O+≈8%，未轉(zhuǎn)化率約17%，炒制H2O+≈4.9%，石膏比熱為0.26kal/kg?℃。

（2） 炒制1t產(chǎn)品所需熱量

1） 蓄熱：1031.9kg×0.26kcal/kg·℃×(160℃-20℃)=37561.2 kcal；

2） 分解熱：未轉(zhuǎn)化率(17%)×原礦品位(82%)×27005kcal=3764.5 kcal；

3） 蒸發(fā)熱：31.9kg×519kal/kg=16556.1kcal。

因此，炒制1t產(chǎn)品所需的熱量合計(jì)為57881.8kal/t成品。

4.1.2加熱爐供熱系統(tǒng)

加熱爐供熱系統(tǒng)從油爐出來后的熱損失大約按15%設(shè)計(jì)與計(jì)算（管道與設(shè)備保溫不良等情況與空氣換熱損失）。導(dǎo)熱油加熱爐的主要參數(shù)如下：

1） 鍋爐熱功率：60萬kcal/h；

2） 油泵：50m3/h；

3） 油溫差：鍋爐設(shè)計(jì)油溫差20℃；

4） 實(shí)際油溫差：在該加熱系統(tǒng)中正常生產(chǎn)時(shí)鍋爐的溫差為：T1（275℃）-T2（264℃）=Td（11℃）

5） 實(shí)際輸出熱量：鍋爐導(dǎo)熱油介質(zhì)正常負(fù)荷輸出熱量為：50m3/h×870kg/m3×0.740kal/kg·℃×11℃=354090kcal/h

6） 有效利用熱：管路設(shè)備熱散失后的有效利用熱量為系統(tǒng)生產(chǎn)正常情況加熱爐實(shí)際供熱：354090kcal/h×（1-0.15）=300976.5kcal/h

4.1.3熱平衡情況

炒鍋換熱正常時(shí)產(chǎn)品每小時(shí)需要的熱量為：1.65t/臺(tái)×3臺(tái)×57881.8大卡/t=286515kcal

結(jié)合上述評(píng)價(jià)，系統(tǒng)供熱、需熱基本平衡，符合實(shí)際情況。

4.2石膏粉炒制生產(chǎn)中導(dǎo)熱油結(jié)焦對(duì)總傳熱系數(shù)影響

4.2.1作業(yè)系統(tǒng)異常情況描述

該陶瓷模具石膏粉炒制生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行幾年后，其產(chǎn)量嚴(yán)重降低。單鍋每小時(shí)產(chǎn)量由正常時(shí)1.3~1.7t/h降至0.7t/h以下，此時(shí)，加熱爐進(jìn)出口油溫差由正常時(shí)的10~12℃降為5~6℃。通過對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)判斷，可能是鍋內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)垢引起的。該情況在打開炒鍋夾套換熱面后判斷獲得了確認(rèn)，炒鍋夾套壁內(nèi)結(jié)焦厚度達(dá)2~2.5mm。

4.2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦?fàn)顟B(tài)下的傳熱系數(shù)計(jì)算

石膏粉炒制系統(tǒng)換熱面導(dǎo)熱油結(jié)焦?fàn)顟B(tài)下的傳熱系數(shù)為：

0.7t/h×57881.8kcal/t=7.16m2×192℃×K2

此時(shí)，總傳熱系數(shù)為K2=29.5kcal/㎡·℃=34.4W/㎡·℃。換熱面內(nèi)壁導(dǎo)熱油結(jié)垢后的總傳熱系數(shù)比均值80W/㎡·℃降低了45.6W/㎡·℃，占57%，在該加熱系統(tǒng)中平均每毫米結(jié)焦厚度會(huì)降低總傳熱系數(shù)約25%。

4.3結(jié)焦處理后的效果

在打開炒鍋換熱夾套內(nèi)面后，對(duì)換熱面進(jìn)行徹底打磨清理；然后再重新封裝投產(chǎn)后，單鍋產(chǎn)量立即恢復(fù)到原來水平，最高時(shí)其產(chǎn)量可達(dá)2t/h的水平。

5 石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因、預(yù)防及處理措施

5.1石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦原因

石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因主要有：第一，油品隨著時(shí)間會(huì)自然老化，對(duì)正常較低溫度使用的導(dǎo)熱油也應(yīng)三年檢測(cè)或更換一次。第二，隨著導(dǎo)熱油長時(shí)間的運(yùn)行，此間會(huì)不規(guī)范的補(bǔ)充一些成分復(fù)雜的新油品，有些新添加油品質(zhì)量較差，而且由于對(duì)補(bǔ)充的新油未做配合試驗(yàn)，因此，更容易出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。第三，在生產(chǎn)旺季與冬季，為了不影響產(chǎn)量，導(dǎo)熱油長時(shí)間高溫運(yùn)行，導(dǎo)致更易結(jié)焦。

5.2石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的預(yù)防及處理措施

結(jié)焦的預(yù)防措施主要有：優(yōu)化炒鍋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇合適夾套尺寸并進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)以消除熱介質(zhì)靜流、滯留區(qū)；選用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)熱油，規(guī)范補(bǔ)油、做配合實(shí)驗(yàn)；合理控制使用溫度。

結(jié)焦的處理措施主要有：降低加熱爐進(jìn)出口油的溫差；若出現(xiàn)傳熱效率明顯下降，以及產(chǎn)量降低時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)判斷，在采取相應(yīng)的措施處理。導(dǎo)熱油鍋爐在換油前一般要進(jìn)行清洗，如果不清洗鍋爐，會(huì)對(duì)新油造成污染，降低其品質(zhì)。從而縮短其使用壽命，同時(shí)也易老化結(jié)焦。

6 結(jié)語

炒制煅燒陶瓷石膏粉的導(dǎo)熱油間歇式炒鍋工藝能耗變高，生產(chǎn)效率大幅下降的根本原因是導(dǎo)熱油在夾套換熱面老化結(jié)焦，嚴(yán)重降低了總傳熱系數(shù)，也存在安全隱患。結(jié)焦的原因很多，主要應(yīng)從加熱爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、油品選購、溫度控制、炒鍋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防氧化等環(huán)節(jié)上把握，才能有力保證陶瓷石膏粉煅燒加熱換熱系統(tǒng)節(jié)能高效安全運(yùn)行。

同時(shí)，本文中所講述的結(jié)焦影響傳熱系數(shù)的案例在所有導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)及石膏工業(yè)烘干、煅燒工藝中帶有普遍性，應(yīng)足以引起業(yè)內(nèi)的注意。優(yōu)化換熱設(shè)計(jì)、規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行，以保證作業(yè)高效節(jié)能，又降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

作者簡介：石秀芹 ，工程師 ，長期從事濕法、干法ALPHA高強(qiáng)石膏；BETA石膏；化學(xué)石膏高附加值處理利用；紙面石膏板；石膏砌塊等石膏深加工項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)。

摘 要：陶瓷石膏粉導(dǎo)熱油間歇式炒鍋出現(xiàn)能耗高，生產(chǎn)效率大幅下降，甚至存在安全隱患的根本原因是導(dǎo)熱油老化過程中在換熱面結(jié)焦，嚴(yán)重降低了傳熱系數(shù)。結(jié)焦的具體原因很多，主要應(yīng)從加熱爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、油品選購、油溫控制、炒鍋夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防氧化等環(huán)節(jié)上把握，才能保證加熱換熱系統(tǒng)節(jié)能高效、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：陶瓷石膏粉；間歇式炒鍋；導(dǎo)熱油；結(jié)焦；總傳熱系數(shù)；影響

1 前言

經(jīng)特殊加工過的不同特性的熟石膏粉可以用于各種指標(biāo)要求的陶瓷石膏模具（如：母模、工作?！獫L壓、注漿、塑壓等），即使普通滾壓、注漿模具對(duì)石膏相組成、凝結(jié)時(shí)間、流變性、強(qiáng)度、膨脹系數(shù)、吸水性等方面的性能也有非常嚴(yán)格的要求。普通陶瓷模具熟石膏粉煅燒脫水模式主要有炒鍋（間歇、連續(xù)）、回轉(zhuǎn)窯（間歇、連續(xù)）；供熱方式主要有導(dǎo)熱油、熱風(fēng)、蒸汽夾套與燃煤直燒。經(jīng)過國內(nèi)外幾十年的探索發(fā)展，用導(dǎo)熱油夾套加熱的間歇式炒鍋工藝易于控制，炒制的石膏粉相組成穩(wěn)定、質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)越，產(chǎn)品非常適合用于日用、衛(wèi)浴的普通陶瓷模具。

采用導(dǎo)熱油加熱煅燒石膏粉也存在一些弊端，如：設(shè)備換熱夾套內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)垢降低總傳熱系數(shù)，這個(gè)問題隨導(dǎo)熱油使用時(shí)間越長會(huì)越來越嚴(yán)重、甚至引起爆鍋、爆管事故。不僅產(chǎn)品能耗高，影響生產(chǎn)效率，還會(huì)存在嚴(yán)重安全隱患。在山東平邑石膏礦區(qū)，普通陶瓷石膏粉的產(chǎn)量占全國用量的40%以上，導(dǎo)熱油炒鍋工藝安全問題也時(shí)有發(fā)生，如：爆鍋的情況，目前已引起人們的高度注意。

本文就該熱工問題，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行討論，以指導(dǎo)加熱系統(tǒng)規(guī)范操作運(yùn)行和炒鍋夾套結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終達(dá)到節(jié)能、消除安全隱患的雙重目標(biāo)。

2 導(dǎo)熱油老化結(jié)焦及危害

2.1導(dǎo)熱油的基本知識(shí)

導(dǎo)熱油是良好的熱傳遞介質(zhì)，熱穩(wěn)定性好，具有抗熱裂化和化學(xué)氧化的性能，能在低壓下產(chǎn)生高溫、傳熱效率高、散熱快、加熱均勻，以及調(diào)溫準(zhǔn)確、節(jié)能效果好、輸送和操作方便等特點(diǎn)。近年來，被廣泛應(yīng)用于各種石膏制品工業(yè)生產(chǎn)過程，如：石膏粉烘干與煅燒，以及紙面石膏板、石膏砌塊烘干工藝中等。

一般采用型號(hào)為320﹟-350﹟、密度為D≈870kg/m3、比熱為C≈0.74kcal/kg·℃性能的導(dǎo)熱油。

2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦的原理與主要原因

2.2.1導(dǎo)熱油結(jié)焦的原理

導(dǎo)熱油在加熱過程中被氧化，高溫下油品酸值增大，其運(yùn)動(dòng)黏度逐漸增加，滯留時(shí)間加長。因此，會(huì)發(fā)生裂解和熱縮聚反應(yīng)。裂解后產(chǎn)生小分子，在同樣溫度下?lián)]發(fā)，熱縮聚反應(yīng)產(chǎn)生高分子產(chǎn)物，導(dǎo)致油品黏度增大，從而使管道、設(shè)備內(nèi)部生成積炭，影響傳熱效果，加速了導(dǎo)熱油老化失效。

導(dǎo)熱油在傳遞熱能的同時(shí)產(chǎn)生膠質(zhì)，膠質(zhì)附著在內(nèi)壁，易形成結(jié)焦。另外，若有空氣進(jìn)入，容易發(fā)生降解和聚合反應(yīng)，形成的高沸物在導(dǎo)熱油中的溶解度達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而形成結(jié)焦。如果操作溫度超過導(dǎo)熱油本身的設(shè)計(jì)溫度，腐蝕產(chǎn)物和雜質(zhì)的污染等都會(huì)使管內(nèi)壁形成結(jié)焦，結(jié)焦可能使?fàn)t體管道局部過熱，損害機(jī)械強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)危及人身安全。

2.2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因

在生產(chǎn)實(shí)踐中，導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因主要有以下幾個(gè)方面：

⑴ 導(dǎo)熱油本身含有容易聚合結(jié)焦的組分；

⑵ 操作使用溫度過高；

⑶ 使用中加熱器表面過熱或加熱體沒有被導(dǎo)熱油完全浸沒；

⑷ 加熱體在熱量沒有傳導(dǎo)出去時(shí)移走導(dǎo)熱油。

3 油品老化結(jié)焦產(chǎn)生的危害

⑴ 導(dǎo)熱油是因污染、熱降解和縮聚反應(yīng)、殘余物、腐蝕產(chǎn)物、過熱、膠質(zhì)沉積、小分子揮發(fā)等因素導(dǎo)致黏度、總酸值、水分和丙酮不溶物增加，以及低沸物和高沸物變化，且變化率較大。從而引起傳熱速度差、泵汽蝕、蒸汽壓高、系統(tǒng)超壓和泵密封的磨損等問題，縮小了輸油管道的輸油能力，增加了摩擦阻力，加大了輸送能耗。甚至，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致初凝停流等事故發(fā)生。

⑵ 導(dǎo)熱油系統(tǒng)中少量輕組分物質(zhì)通過排氣管線排出。輕組分物質(zhì)引起泵出流量低、連鎖停爐。重組分物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)壁結(jié)焦、爐管內(nèi)外溫差加大，燒穿爐管以至引起嚴(yán)重的安全事故（管道結(jié)焦或堵塞必須清洗）。

⑶ 導(dǎo)熱量不足，會(huì)直接嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率與品質(zhì)。

4 石膏粉炒制中導(dǎo)熱油老化結(jié)焦對(duì)生產(chǎn)效率的影響

4.1炒鍋設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與熱工計(jì)算

石膏粉炒制案例中所評(píng)價(jià)的炒鍋設(shè)計(jì)夾套內(nèi)直徑為1.2m、高度1.6m、換熱面積為7.16m2。夾套鋼板厚度為16mm、夾層寬度為200mm。

根據(jù)先前實(shí)測(cè)該工藝作業(yè)系統(tǒng)換熱面平均總傳熱系數(shù)為K1=65～95W/㎡·℃，可按平均值80 W/㎡·℃評(píng)價(jià)。實(shí)際生產(chǎn)能力為1.3~1.7 t/h，按平均1.65 t/h計(jì)算。

4.1.1石膏粉炒制煅燒能耗計(jì)算

（1） 計(jì)算條件

原礦二水石膏品位為82%，石膏已經(jīng)蒸壓晾曬后H2O+≈8%，未轉(zhuǎn)化率約17%，炒制H2O+≈4.9%，石膏比熱為0.26kal/kg?℃。

（2） 炒制1t產(chǎn)品所需熱量

1） 蓄熱：1031.9kg×0.26kcal/kg·℃×(160℃-20℃)=37561.2 kcal；

2） 分解熱：未轉(zhuǎn)化率(17%)×原礦品位(82%)×27005kcal=3764.5 kcal；

3） 蒸發(fā)熱：31.9kg×519kal/kg=16556.1kcal。

因此，炒制1t產(chǎn)品所需的熱量合計(jì)為57881.8kal/t成品。

4.1.2加熱爐供熱系統(tǒng)

加熱爐供熱系統(tǒng)從油爐出來后的熱損失大約按15%設(shè)計(jì)與計(jì)算（管道與設(shè)備保溫不良等情況與空氣換熱損失）。導(dǎo)熱油加熱爐的主要參數(shù)如下：

1） 鍋爐熱功率：60萬kcal/h；

2） 油泵：50m3/h；

3） 油溫差：鍋爐設(shè)計(jì)油溫差20℃；

4） 實(shí)際油溫差：在該加熱系統(tǒng)中正常生產(chǎn)時(shí)鍋爐的溫差為：T1（275℃）-T2（264℃）=Td（11℃）

5） 實(shí)際輸出熱量：鍋爐導(dǎo)熱油介質(zhì)正常負(fù)荷輸出熱量為：50m3/h×870kg/m3×0.740kal/kg·℃×11℃=354090kcal/h

6） 有效利用熱：管路設(shè)備熱散失后的有效利用熱量為系統(tǒng)生產(chǎn)正常情況加熱爐實(shí)際供熱：354090kcal/h×（1-0.15）=300976.5kcal/h

4.1.3熱平衡情況

炒鍋換熱正常時(shí)產(chǎn)品每小時(shí)需要的熱量為：1.65t/臺(tái)×3臺(tái)×57881.8大卡/t=286515kcal

結(jié)合上述評(píng)價(jià)，系統(tǒng)供熱、需熱基本平衡，符合實(shí)際情況。

4.2石膏粉炒制生產(chǎn)中導(dǎo)熱油結(jié)焦對(duì)總傳熱系數(shù)影響

4.2.1作業(yè)系統(tǒng)異常情況描述

該陶瓷模具石膏粉炒制生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行幾年后，其產(chǎn)量嚴(yán)重降低。單鍋每小時(shí)產(chǎn)量由正常時(shí)1.3~1.7t/h降至0.7t/h以下，此時(shí)，加熱爐進(jìn)出口油溫差由正常時(shí)的10~12℃降為5~6℃。通過對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)判斷，可能是鍋內(nèi)導(dǎo)熱油結(jié)垢引起的。該情況在打開炒鍋夾套換熱面后判斷獲得了確認(rèn)，炒鍋夾套壁內(nèi)結(jié)焦厚度達(dá)2~2.5mm。

4.2.2導(dǎo)熱油結(jié)焦?fàn)顟B(tài)下的傳熱系數(shù)計(jì)算

石膏粉炒制系統(tǒng)換熱面導(dǎo)熱油結(jié)焦?fàn)顟B(tài)下的傳熱系數(shù)為：

0.7t/h×57881.8kcal/t=7.16m2×192℃×K2

此時(shí)，總傳熱系數(shù)為K2=29.5kcal/㎡·℃=34.4W/㎡·℃。換熱面內(nèi)壁導(dǎo)熱油結(jié)垢后的總傳熱系數(shù)比均值80W/㎡·℃降低了45.6W/㎡·℃，占57%，在該加熱系統(tǒng)中平均每毫米結(jié)焦厚度會(huì)降低總傳熱系數(shù)約25%。

4.3結(jié)焦處理后的效果

在打開炒鍋換熱夾套內(nèi)面后，對(duì)換熱面進(jìn)行徹底打磨清理；然后再重新封裝投產(chǎn)后，單鍋產(chǎn)量立即恢復(fù)到原來水平，最高時(shí)其產(chǎn)量可達(dá)2t/h的水平。

5 石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因、預(yù)防及處理措施

5.1石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦原因

石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的原因主要有：第一，油品隨著時(shí)間會(huì)自然老化，對(duì)正常較低溫度使用的導(dǎo)熱油也應(yīng)三年檢測(cè)或更換一次。第二，隨著導(dǎo)熱油長時(shí)間的運(yùn)行，此間會(huì)不規(guī)范的補(bǔ)充一些成分復(fù)雜的新油品，有些新添加油品質(zhì)量較差，而且由于對(duì)補(bǔ)充的新油未做配合試驗(yàn)，因此，更容易出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。第三，在生產(chǎn)旺季與冬季，為了不影響產(chǎn)量，導(dǎo)熱油長時(shí)間高溫運(yùn)行，導(dǎo)致更易結(jié)焦。

5.2石膏粉炒制時(shí)導(dǎo)熱油結(jié)焦的預(yù)防及處理措施

結(jié)焦的預(yù)防措施主要有：優(yōu)化炒鍋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選擇合適夾套尺寸并進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)以消除熱介質(zhì)靜流、滯留區(qū)；選用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)熱油，規(guī)范補(bǔ)油、做配合實(shí)驗(yàn)；合理控制使用溫度。

結(jié)焦的處理措施主要有：降低加熱爐進(jìn)出口油的溫差；若出現(xiàn)傳熱效率明顯下降，以及產(chǎn)量降低時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)判斷，在采取相應(yīng)的措施處理。導(dǎo)熱油鍋爐在換油前一般要進(jìn)行清洗，如果不清洗鍋爐，會(huì)對(duì)新油造成污染，降低其品質(zhì)。從而縮短其使用壽命，同時(shí)也易老化結(jié)焦。

6 結(jié)語

炒制煅燒陶瓷石膏粉的導(dǎo)熱油間歇式炒鍋工藝能耗變高，生產(chǎn)效率大幅下降的根本原因是導(dǎo)熱油在夾套換熱面老化結(jié)焦，嚴(yán)重降低了總傳熱系數(shù)，也存在安全隱患。結(jié)焦的原因很多，主要應(yīng)從加熱爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、油品選購、溫度控制、炒鍋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)防氧化等環(huán)節(jié)上把握，才能有力保證陶瓷石膏粉煅燒加熱換熱系統(tǒng)節(jié)能高效安全運(yùn)行。

同時(shí)，本文中所講述的結(jié)焦影響傳熱系數(shù)的案例在所有導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)及石膏工業(yè)烘干、煅燒工藝中帶有普遍性，應(yīng)足以引起業(yè)內(nèi)的注意。優(yōu)化換熱設(shè)計(jì)、規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行，以保證作業(yè)高效節(jié)能，又降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

作者簡介：石秀芹 ，工程師 ，長期從事濕法、干法ALPHA高強(qiáng)石膏；BETA石膏；化學(xué)石膏高附加值處理利用；紙面石膏板；石膏砌塊等石膏深加工項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)。