锅炉有机热载体的选用及更换探讨

福建省锅炉压力容器检验研究院 饶可可

锅炉有机热载体的选用及更换探讨

福建省锅炉压力容器检验研究院 饶可可

近年来，有机热载体（又称导热油）的应用范围越来越广，已被大量应用在纺织、化纤、印染、塑料与橡胶、石化、木材加工、食品加工、制药等行业。由于有机热载体价格昂贵，如果选用不当，在高温下运行或者运行中发生过热、氧化等导致劣化，将造成锅炉受热面结焦、积炭、传热不均，使系统燃烧效率低，严重时甚至导致锅炉安全事故，引发火灾。因此，在选择有机热载体时，要充分考虑有机热载体的特性和使用条件，结合其经济性等因素。该文通过分析不同型号有机热载体的物理性能、最高允许使用温度、低温流动性、物理性能、环保、自燃点、抗氧化性等，以供使用单位参考。

有机热载体 选用原则 稳定性

1 锅炉有机热载体的选用原则

目前市场上的有机热载体种类繁多，型号各异，产品各具特点。用户在选择有机热载体时应根据生产工艺要求、使用参数、环境、价格等因素进行综合考虑。

新有机热载体的产品质量必须符合GB2397《有机热载体》强制性国家标准，同时具有中国特检院出具的型式试验报告。随着有机热载体需求量不断增大，油价不断提高，市场上的有机热载体质量良莠不齐，部分企业为追求高利润，在生产过程中掺入回收的废油，甚至是地沟油，或者以次充好，用普通合成油冒充特殊稳定性的高温导热油，危害锅炉及传热系统的安全运行，导致用户遭受重大损失。为了规范我国有机热载体市场，提高有机热载体产品质量，我国于2009年6月12日发布了GB23971《有机热载体》强制性国家标准，并于2010年1月1日起实施。用户购买有机热载体时，一定要选择出厂质量检验符合国家标准，并且具有型式试验有效合格的产品。

拟选用的有机热载体应具有良好的化学热稳定性，良好的热传导性能，较低的黏度，无腐蚀，低蒸汽压，毒性小。目前市场上没有一种有机热载体能够同时满足所有要求，因此用户在选择时，需要根据生产工艺要求和使用条件着重以运行安全、环保、节能、使用寿命为选择条件。

2 选用有机热载体的考虑因素

2.1 使用条件为气相或液相

根据工艺要求选用气相或液相有机热载体。气相传热是利用有机热载体的潜热，可用于控温要求敏感、精确的情况；液相传热是利用有机热载体的显热，可用于对加热温度不太敏感的情况。

液相有机热载体只能在液相系统中使用，气相有机热载体则在气相或液相系统中使用。鉴于气相有机热载体的特殊性，必须使用特殊合成型有机热载体，而液相有机热载体可以使用一般矿物型和普通合成型。

2.2 有机热载体最高允许使用温度

最高允许使用温度是有机热载体选用的最关键参数，根据锅炉的最高允许工作温度，并留有一定的温度安全余量。一般情况下，燃气和燃油锅炉不少于10℃，但对于燃煤锅炉或炉膛辐射受热面平均热流密度大于0.05MW/m2的锅炉，应不少于20℃。

2.3 有机热载体的物理性能

导热系数、比热容、气化潜热、密度、热焓等物理参数会影响系统的传热过程，良好的热物理性能可提高系统的热传导性。

2.4 低温流动性

有机热载体的选择需要特别关注当地的环境温度，其运动黏度随温度变化而变化，黏度对有机热载体在管道内流动性质和流阻大小有重要影响。传热系统在没有预加热的情况下，其倾点（低温流动性）应保证在低温环境条件下能正常启动。如果不能满足冷启动要求，会造成有机热载体循环不良，传热系统局部温度过高，有机热载体急速劣化。

2.5 对安全、健康、环保的要求

有机热载体使用行业性质也是选型的重要依据。在食品药品生产过程中，间接加热使用的有机热载体，除了应符合GB23971的规定外，还应该满足国家有关食品药品安全标准的要求。这类有机热载体要求组分洁净，硫和芳香烃成分少，微毒，即使部分有机分子蒸发或者受热分解，其产物也不应该对成品和人体构成危害。

2.6 自燃点

自燃点高不易发生自燃起火，有机热载体的自燃点必须高于其工作温度。

2.7 抗氧化性

开式系统的有机热载体应考虑其抗氧化性。GB23971《有机热载体》规定，只有最高允许使用温度不高于300℃的L-QB类有机热载体可以采用开式循环系统，最高允许使用温度高于300℃的L-QC类和L-QD类有机热载体都应该采取闭式运行，所以标准仅对L-QB类有机热载体提出了热氧化性、安定性的指标要求。因此，虽然L-QC类和L-QD类有机热载体也可以在低于300℃下使用，但是必须采取闭式系统使用，其使用寿命会比L-QB类长，但是如果在开式循环系统中使用，则容易因氧化而缩短其使用寿命。事实上，不管有机热载体的抗氧化性如何，在闭式系统中运行要比开式系统安全、节能、环保，且使用寿命长。

3 有机热载体劣化的主要表现

3.1 热劣化

有机热载体长期处于高温环境中运行，分子内碳链发生断裂，分解成气体、低分子化合物、自由基，自由基又与其他分子发生聚合反应生成高分子聚合物。外观表现在颜色逐渐变深，由黄色变为褐色直至黑色，新的高分子聚合物的热稳定性、导热性、闪点、运动黏度等都发生变化，影响使用性能。

3.2 氧化劣化

有机热载体和空气接触，被氧化成有机酸，有机酸进一步催化聚合反应，导致运动黏度增加，且有机酸遇水后对设备有一定的腐蚀作用。

3.3 混入异物的劣化

所混入的有机物可能成为催化剂，催化油品分解、聚合反应；混入水分在高温下发生气化，造成运行压力不稳，严重时甚至引起超压事故。

在用有机热载体质量变化的一般规律是：闪点、低沸物馏出温度降低，残炭、运动黏度和酸值增大。

4 常用有机热载体选用建议

4.1 最高工作温度低于260℃，对控温精度要求不太高的用户

由于最高允许使用温度越高的有机热载体售价越高，因此从经济性考虑，可以选用价格较便宜的矿物油型和重质烷基苯普通合成型的L-QB280或者L-QB300的有机热载体。当然经济条件好的单位可以选择热稳定性更好、允许使用温度更高的L-QC类和L-QD类有机热载体，但必须采取闭式循环系统。

4.2 最高工作温度为280℃～300℃，控制温度要求不太高，且经常停用的用户

对于间歇使用的有机热载体锅炉，由于停启时温度变化大，容易造成过热、氧化等劣化，宜选用最高允许使用温度比实际使用温度高30℃以上的有机热载体，建议选L-QC310、L-QC320或者L-QD330有机热载体。

4.3 最高工作温度为300℃～320℃，控制温度要求较高，采用气相锅炉及传热系统

在此情况下，应选用L-QD330或最高允许使用温度更高的气相有机热载体，例如联苯-联苯醚。

4.4 最高工作温度为330℃～390℃的传热系统

应选用L-QD350～L-QD400这类特殊热稳定性的有机热载体，同时最高允许使用温度必须比最高实际使用温度高10℃。

5 结束语

有机热载体一次性投入的费用较大，选用得当，且传热系统设计合理，具有良好热稳定性和氧化安定性的有机热载体能给锅炉带来非常好的安全性和节能的经济性。因此对使用中的有机热载体必须定期进行检测，及时掌握其劣化程度，采取必要措施，防止进一步劣化。必要时更换新的有机热载体，确保有机热载体锅炉安全、稳定、节能运行。

[1]有机热载体(GB23971-2009)[S].北京：中国标准出版社,2009.

[2]有机热载体安全技术条件(GB24747-2009)[S].北京：中国标准出版社,2009.

[3]中国锅炉水处理协会.有机热载体安全技术及质量监督检验.2011.