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| 有機(jī)熱載體爐的危險(xiǎn)分析及對策 |
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| 有機(jī)熱載體加熱爐是以煤、油、氣體、電為燃料，以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，利用循環(huán)油泵，強(qiáng)制導(dǎo)熱油進(jìn)行液相循環(huán)，將熱能輸送給用熱設(shè)備后，再返回加熱爐重新加熱。有機(jī)熱載體爐具有低壓（常壓下或較低壓力）、高溫(300℃左右)、 安全、高效、節(jié)能的特點(diǎn)，可以精密地控制工作溫度，無需水處理設(shè)備，系統(tǒng)中熱的利用率高，運(yùn)行和維修方便，便于鍋爐房布置?，F(xiàn)已越來越多地應(yīng)用于石油化工、紡織印染、輕工、建材等工業(yè)領(lǐng)域。由于設(shè)計(jì)、制造、使用中的問題，以及管理水平較低，曾發(fā)生一些危及安全的事故。 固定式有機(jī)熱載體爐可分為氣相爐和液相爐。氣相爐的壓力是因有機(jī)熱載體汽化而形成的，因此氣相爐是承壓的；液相爐及系統(tǒng)中的壓力是循環(huán)泵的壓頭形成的，液相爐本身并不承受壓。有機(jī)熱載體爐仍屬于受監(jiān)察設(shè)備，這種設(shè)備的危險(xiǎn)性在于爆炸和泄漏引起火災(zāi)事故。例如1999年8月10日某化工廠正在升溫運(yùn)行的一臺有機(jī)熱載體爐突然發(fā)生爆炸，鍋殼與下腳圈和沖天管連接焊縫全部開裂，造成一人死亡，原因是質(zhì)量不合格，結(jié)構(gòu)不合理，鍋殼最高處無排氣閥，密封性不好等。又如1999年7月某化工企業(yè)一臺型號為DSSZL3.5-1.0/320-W有機(jī)熱載體氣相爐發(fā)生爆管，引起火災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失30萬元，原因?yàn)樵O(shè)計(jì)液位低，安裝時(shí)應(yīng)該保溫的管子沒有保溫，兩個原因造成水平對流管干燒爆管。 有機(jī)熱載體爐危險(xiǎn)因素分析 質(zhì)量問題 近幾年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有機(jī)熱載體爐的使用越來起廣泛，數(shù)量越來越多，生產(chǎn)廠家迅速發(fā)展，而且也很混亂。據(jù)調(diào)查，全國生產(chǎn)有機(jī)熱載體爐廠近70家：這些廠家有的是無鍋爐制造許可證，有的無壓力容器制造許可證，有的既無鍋爐制造許可證也無壓力容器制造許可證，而后者竟占40%。由于大多數(shù)廠家不具有的生產(chǎn)資格，因此會引發(fā)有機(jī)熱載體爐質(zhì)量的問題，如焊接質(zhì)量不合格、結(jié)構(gòu)不合理、強(qiáng)度不足、安全附件存在問題等，從而產(chǎn)生了一些不必要的事故。 有機(jī)熱載體變質(zhì) 有機(jī)熱載體熱穩(wěn)定性和氧化安定性是評價(jià)導(dǎo)熱油的兩個重要指標(biāo)，使用過程中會發(fā)生氧化反應(yīng)和熱裂解反應(yīng)。液相強(qiáng)制循環(huán)熱載體爐最容易發(fā)生熱載體過早變質(zhì)問題，甚至僅使用一兩年就變質(zhì)老化，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，還會導(dǎo)致鍋爐受熱面過熱、爆管，進(jìn)而引起火災(zāi)。 造成導(dǎo)熱油變質(zhì)的原因如下：（1）局部過熱發(fā)生熱裂解。導(dǎo)熱油超過其規(guī)定的最高使用溫度便會局部過熱，產(chǎn)生熱分解和縮聚，析出碳，閃點(diǎn)下降，顏色變深，粘度增大，殘?zhí)己可?，傳熱效率下降，結(jié)焦老化。（2）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(jī)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(yùn)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(shí)，隨著溫度的升高，導(dǎo)熱油氧化速度加快，并迅速失效。 導(dǎo)熱油使用多年后，由于受熱分解、碳聚合形成爐管結(jié)焦，使管內(nèi)徑縮小而造成導(dǎo)熱油流量降低，循環(huán)泵克服的阻力增大，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致堵塞爐管；另一方面生成的大分子縮合物使導(dǎo)熱油的粘度增高，爐管結(jié)焦，熱阻增大會導(dǎo)致爐管壽命降低。 循環(huán)泵的不配套 導(dǎo)熱油系統(tǒng)采用的循環(huán)泵小，導(dǎo)致導(dǎo)熱油的流速出降低，影響傳熱。再者，循環(huán)泵的磨損造成理論的泵輸送量的降低，也減少了導(dǎo)熱油的循環(huán)速度。 法蘭連接、焊接質(zhì)量、密封存在問題 有機(jī)熱載體爐元件之間應(yīng)盡量采用焊接連接，以防止?jié)B漏。一些產(chǎn)品仍然采用法蘭連接。一些生產(chǎn)廠家對爐管的主焊縫仍采用手工電弧焊，難以保證焊接質(zhì)量，而且焊縫外觀形狀、幾何尺寸也較差，而且易發(fā)生泄漏事故。如果必須采用法蘭連接，法蘭連接處是泄漏的主要薄弱環(huán)節(jié)，密封不當(dāng)會引起火災(zāi)、中毒事故。 超壓 在啟動過程中，隨著有機(jī)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，可能造成超壓和爆沸事故。加入導(dǎo)熱油中水分大量蒸發(fā)而造成油路氣塞、循環(huán)不暢，引起爆沸事故。對于氣體爐，聯(lián)苯中如含有水分，在啟動加熱升壓時(shí)，水分迅速汽化，爐內(nèi)的壓力急劇上升而導(dǎo)致無法控制的程度，引起爆炸事故，我國曾發(fā)生過多起此類事故。 安全附件缺無、不齊、失靈 據(jù)以調(diào)查，有的有機(jī)熱載體爐沒有按規(guī)定安裝安全閥、液面計(jì)、自動保護(hù)裝置，或已經(jīng)按規(guī)定安裝安全附件，但沒有定期檢驗(yàn)和檢查，處于失靈狀態(tài)，由此也曾釀成過爆炸和泄漏火災(zāi)事故。 有機(jī)熱載體爐安全控制措施 確保有機(jī)熱載體爐產(chǎn)品質(zhì)量 1. 生產(chǎn)廠家必須具有制造許可證 有機(jī)熱載體爐生產(chǎn)廠家必須具有制造許可證，使用廠家也必須購買具有生產(chǎn)資質(zhì)的廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。 2.有機(jī)熱載體爐的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面 所有的氣相爐都是承壓的，而液相爐則分為承壓注入式和不承壓抽吸式兩種。有機(jī)熱載體爐的元件不論承壓與否，均應(yīng)按現(xiàn)行鍋爐強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，其設(shè)計(jì)壓力為工作壓力加0.3 MPa，且不小于0.59MPa。除設(shè)計(jì)壓力外，其計(jì)算公式、參量的選取、系數(shù)的確定都按《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》和《鍋殼殼式鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品焊縫機(jī)械性能試驗(yàn)必須滿足《有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》要求。 3．壓力試驗(yàn) 有機(jī)熱載體爐在制造單位組裝后以及在使用單位安裝、修理后均進(jìn)行壓力試驗(yàn)。 壓力試驗(yàn)分為水壓試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。無論是氣體爐還是液體爐，在制造單位均要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，在使用單位只能進(jìn)行液壓試驗(yàn)，不宜進(jìn)行水壓試驗(yàn)。對于氣體爐，在制造單位和使用單位還要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，檢查非焊接連接部位的密封情況。氣密試驗(yàn)方法和要求參照壓力容器的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。對于液體爐，均不要求進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。 氣密性試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力取氣體爐的工作壓力；水壓試驗(yàn)壓力取有機(jī)熱載體爐工作壓力的1.5倍。 4．嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量 由于有機(jī)熱載體易滲漏、易燃燒，對有機(jī)熱載體爐焊接要求比以水為介質(zhì)鍋爐要求高，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，焊接要求和無損探傷必須滿足《有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求。 5．安全裝置要齊全、靈敏、可靠 安全閥、液面計(jì)、壓力表、溫度計(jì)、排污裝置、膨脹器、自動保護(hù)裝置等的選取、安裝、檢驗(yàn)、維護(hù)必須滿足《有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。 避免導(dǎo)熱油變質(zhì)的措施 1．保證導(dǎo)熱油質(zhì)量 對有機(jī)熱載體的性能指標(biāo)嚴(yán)格控制，主要有粘度、閃點(diǎn)、殘?zhí)肌⑺嶂怠?BR> 2．控制導(dǎo)熱油的流速 導(dǎo)熱油在熱油爐中的流動應(yīng)為穩(wěn)定狀態(tài)，并具有一定的流速。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，就會造成管壁超溫，加速導(dǎo)熱油變質(zhì)、失效。主要措施為循環(huán)油泵的流量與楊程應(yīng)保證導(dǎo)熱油在熱油爐中必要的流速。熱油爐運(yùn)行中，循環(huán)油泵不允許停止，泵的應(yīng)定期維護(hù)保養(yǎng)。 3．控制導(dǎo)熱油的溫度 應(yīng)保證熱油爐出口處導(dǎo)熱油的溫度不得超過最高使用溫度，熱油爐的最高膜溫應(yīng)小于允許油膜溫度，膜溫與導(dǎo)熱油主流體溫度應(yīng)始終存在一個溫度差（一般20～30℃左右）。為防止膜溫過高，避免導(dǎo)熱油分解、聚合、結(jié)焦及老化，主要措施有：(1)開始點(diǎn)火升溫時(shí)，因油溫低，粘度大，油膜較厚，必須嚴(yán)格控制升溫速度，一般應(yīng)在40—50℃／h以下，火焰應(yīng)均勻，避免局部熱負(fù)荷集中；(2)在熱負(fù)荷降低或暫時(shí)停用時(shí)應(yīng)打開旁路回油調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，使熱油爐管內(nèi)的導(dǎo)熱油具有足夠的流量和流速；(3) 任何情況下均不允許超負(fù)荷運(yùn)行。(4)正常停爐時(shí)，循環(huán)泵要繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)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(shí)，循環(huán)油泵方可停轉(zhuǎn)。(5)有機(jī)熱載體爐應(yīng)定期清灰。(6)定期檢查、檢驗(yàn)、維護(hù)熱油爐監(jiān)測儀表，使其靈敏、準(zhǔn)確、可靠。 4．避免導(dǎo)熱油氧化 通常設(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(hù)，無充氮保護(hù)的，應(yīng)保持一定液位，并裝有最低液位報(bào)警器。 5．在循環(huán)泵人口處應(yīng)裝過濾器 在循環(huán)泵人口處應(yīng)裝過濾器，濾芯材料應(yīng)能濾去懸浮狀態(tài)的聚合物。過濾器應(yīng)便于拆卸、更換。 6．停電保護(hù) 突然停電時(shí)，必須采取有效的安全防護(hù)措施，避免導(dǎo)熱油超溫、受熱面金屬發(fā)生過熱，主要措施有：(1)打開所有爐門，迅速將爐膛內(nèi)的燃料取出，使大量冷風(fēng)進(jìn)入爐膛，迅速降低爐溫。同時(shí)迅速關(guān)閉出油總閥，打開放油閥門，將高溫油緩慢放人儲油槽，并讓膨脹油槽中的冷油慢慢流入鍋爐，及時(shí)帶走熱量；(2)配置備用電源或汽油機(jī)帶動的備用油泵，一旦停電立即起動， 7．定期化驗(yàn) 應(yīng)定期測定和分析導(dǎo)熱油理化指標(biāo)，及時(shí)掌握油的品質(zhì)變化情況，分析變化原因。有機(jī)熱載體在使用過程中每項(xiàng)性能指標(biāo)值超過一定范圍，必須更新或再生，否則不能再繼續(xù)使用。 8．補(bǔ)充新油 定期適當(dāng)補(bǔ)充新導(dǎo)熱油可以使系統(tǒng)中的殘油量基本保持穩(wěn)定。補(bǔ)充的導(dǎo)熱油應(yīng)為同一廠家生產(chǎn)的同一牌號產(chǎn)品，不同的有機(jī)熱載體不宜混合使用。在熱態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)內(nèi)，不能直接加入未經(jīng)脫水的冷介質(zhì)。加入鍋爐中的導(dǎo)熱油必須預(yù)先煮過以排除水分。 9．定期清洗 對導(dǎo)熱油系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗，清除管壁內(nèi)的積碳，以降低爐管阻力。 運(yùn)行管理控制 1.用單位應(yīng)根據(jù)《有機(jī)熱載體爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求制定運(yùn)行操作規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行。操作人員必須經(jīng)培訓(xùn)合格，持證上崗。 2．確保法蘭連接密封性能好 為了保證法蘭連接處的嚴(yán)密性，應(yīng)采用槽式法蘭或平焊鋼法蘭，而且公稱壓力不低于1.6MPa。如果有機(jī)熱載體使用溫度超過300℃時(shí)，應(yīng)選用公稱壓力高一檔的法蘭。所有非焊接連接部件的密封填料不準(zhǔn)采用石棉制品，推薦采用金屬網(wǎng)纏繞石墨墊片或膨脹石墨復(fù)合墊片。 3.有機(jī)熱載體爐啟動中氣體應(yīng)反復(fù)排放 有機(jī)熱載體爐在啟動中要反復(fù)打開排氣閥，用來清除爐中的空氣、水與有機(jī)熱載體混合蒸汽。 4．定期檢驗(yàn) 有機(jī)熱載體爐應(yīng)根據(jù)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，對檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)處理。 華生公司 摘自《安全文化網(wǎng)》 |
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