1、導熱油爐及其系統的保養和清洗導熱油（有機熱載體）作為一種優良的傳熱介質，它具有高溫低壓的傳熱特點，且熱效率高、傳熱均勻、溫度控制準確，又有明顯的節能效果。因此，它用于六十多個工業和部門。但是導熱油無論是合成型的還是礦油型，它們都是有機物一一即烷烴類、環烷烴類、芳烴類及其衍生物。它們 在熱油爐中，在高溫狀態下長期運行，將發生裂解。上述各族烴裂解反應規律主要產物是乙烯及丙烯，在較高的溫度下，乙烯經乙炔階段而生成碳：而且，生碳結焦反應有一定規律，它是典型的連串反應，共同特點是隨著溫度的提高和反應時間的延長，不斷釋放岀氫，殘物（焦油）的含氫 量逐漸下降，碳氫比（RC/h）、分子量和重度逐漸增大，即原料

2、烴經過逐步脫氫縮合，單環或環數不多的芳烴，轉變為環芳烴，進而轉變為稠環芳 烴，由液體焦油轉變為瀝青質（它主要是結晶性縮合稠環芳徑，其化學結構尚不清楚）。進而轉變為碳青質（它是分子量更大，氫含量更低的縮合 稠環芳徑）。再進一步轉變為高分子焦碳。液體、固體產物氫含量逐漸下降圖1原料烴在裂解過程中經芳烴逐步脫氫縮合、脫氫交聯示意圖總之，原料烴在裂解過程中，實際上發生著分子的分解和分子的結合這兩類反應。生成小分子輕組分產物，使導熱油的初餾點及閃點下降。生 成大分子的縮合物，使導熱油的粘度增高，分子中氫含量愈來愈小，直到結焦生碳。導熱油爐為管式爐，導熱油在爐管中裂解，爐管內壁發生結焦，會導致下面嚴重影響

3、： 、爐管表面溫度上升，由于結焦層的導熱系數比鋼管要小得多，有結焦的地方，局部熱阻增大，爐管徑向溫度梯度較大，在結焦層最厚的地方， 局部熱阻增大，爐管徑向溫度梯度變大，在結焦層最厚的地方，導致爐管表面岀現熱點，影響爐管壽命。 、爐管的壓力損失增大，結焦現象嚴重甚至堵塞爐管。 、鋼管表面如果比較粗糙（例如離心澆鑄管），就易滲碳，使鋼管強度變劣，有時會發生爐管開裂事故。所以，在應用導熱油作為熱載體的技術中，要盡量防止裂解導致結焦現象發生。了解裂解反應的規律，及裂解導致殘碳增加和結焦。當然，導熱油的裂解，也伴隨氧化發生，形成酸泥、膠質和瀝青質等，本文不詳細討論。 上述對熱油爐造成的危害很大。首先我們

4、要研究熱油爐的保養辦法。本作者曾在“延長導熱油使用壽命的幾點設想”一文中作為較詳細的論述，在此我們再進一步加以討論：（一）、研制生產熱穩定性好的導熱油合成型導熱油（如氫化三聯苯、二芐基甲苯、烷基萘）穩定性較好，但因國內原料較缺乏，且合成型油價格很貴，無法普遍推廣。礦物型導熱油，雖然穩定性較合成型差，但如果精心精制，也可以使它穩定性大大提高。上海力達化工廠所生產的霞飛X6D系列導熱油，它首先選用優質的機油作為基礎油，采用磺化法生產白油，先除去原來存在于機油中的膠質、瀝青質及不穩定的雜質，接著又采用減壓蒸餾的方法生產導熱油，并加入 多種添加劑，其中有防結焦、耐高溫性能的清凈分散劑等。即使由于裂解產

5、生碳粒它能阻止較小碳粒聚合，并把它們分散懸浮在導熱油中經過過濾 器把它過濾除掉，避免被吸附和沉淀在爐管壁上受熱結焦。（二）、導熱油在爐管中的流速必須處于湍流狀態根據流體力學的理論，流體（介質）在管壁中流動，只有當其雷諾準數（Re）達到一定值時才能處于湍流狀態:Re范圍<210021004000>4000流動狀態層流過濾流湍流卩基本不變，那么，Re的大小主要取決于導熱油的流速了。湍流越強烈,式中：Re雷諾準數d爐管內徑（m）v流體的流速（m/s）P密度（kg/m 3）卩 為粘度（m7s）從上式可知，當熱油爐選定，d為定值，又當導熱油選定后，則p、邊界層越薄，熱阻小，熱效率越高。流速越

6、慢，邊界層越厚，熱阻越大，熱效率越低。若流體處于滯狀態，邊界增厚，要達到預定溫度，熱強度增 大，當爐管壁溫度超過油膜溫度，則導熱油就會發生裂解、縮合、積炭、結焦、甚至燒壞爐管，所以必須嚴格控制導熱油在爐管中的流速或流量，是有效地維護爐管壽命的重要因素，關于導熱油在爐管中的流速，國外推薦流速為24m/s，國內則要根據化學工業部有機載熱體加熱爐安全技術規程的規定。為了避免導熱油局部過熱，液相爐中的導熱油，在爐管內的流程輻射段為24m/s，對流段為1.52.5m/s。（三）、熱油爐進、岀口的溫差要適當導熱油通過爐管向加熱爐吸熱，因此，熱油系統的工作熱負荷應等于加熱爐的出力：Q=G.G.（t 2-t

7、i）（2）式中：Q加熱爐出力（kj/h）G導熱油重量流量（kg/h）CP導熱油平均比熱（kj/kg. °C）11 進口油溫t 2 出口油溫上式二種情況：若 Q值一定時，設CP值也一定，G上升，則t2-t i下降；若Q值一定時，設 C值也一定，G下降，則12-t i上升。如果單純從熱負荷看，似乎第二種情況溫差大些有好處，導熱油的循環量減少，油泵電耗降低，又有利于熱交換，但實際上溫差不能太大，溫差大油溫波動影響大，不穩定；而且，溫差大重量流量低，爐管中導熱油的流速也下降，油膜增厚，爐管壁油膜溫度超過導熱油本身允許的油膜溫度時，則導熱油就會發生熱裂解、縮合、聚合、粘度增加、膠質增加，殘炭增

8、高，油質變壞，導熱油的壽命縮短，設備管道結焦堵塞。根據國內外使用經驗，溫差一般在1530C為宜，若進出口溫差太大，必須查明原因，并采取必要的措施。（四）、對緊急停電要有切實有效的措施保證國內絕大多數使用燃煤油爐，停電、讓電現象也很普遍，所以突然停電的應急措施不是可有可無的事，而是必須切實解決的重要問題。現今發生突然停電采取的措施是立即停止加煤，并把燒紅的煤塊扒出爐外，但爐膛中的耐火材料大量蓄熱，爐內溫度很高，而爐管中的導熱油又是 停滯不流，使得油管中的油溫度聚然上升，會導致裂解破壞加劇，還可能引起爐管受熱變形。為了降低爐管的溫度，往往是在扒出燒紅的煤塊的同 時，打開膨脹槽的泄放閥，把高位槽的油

9、流入爐管，同時把爐管中的熱油泄入儲油槽。這個辦法可以說比不流動好一些，但是，單靠高位槽不多的 油及這樣的流動速度流量是不可能把油溫較大幅度降下來的，因此，靠近爐管的油膜溫度可能仍然很高。上述裂解縮合、聚合、結焦的現象依然會 繼續，另一方面，高溫導熱油突然快速大量流入貯油槽，熱量來不及釋放，會引起急劇氧化，又由于導熱油中低沸點組份大量揮發與空氣充分混合，如遇到某些不測情況（如火種、電火花或靜電）還有可能發生火警。總之，上述辦法沒有真正徹底解決問題，所以建議設置緊急停電安全裝置，即 在導熱油循環系統中，增設一組與基本油路并聯的冷卻油路。該油路的熱油泵是由一臺柴油機或汽油機帶動，使熱油在該冷卻油路中

10、繼續打循環， 把熱油溫度降下來。當然配備冷卻油路裝置是要花點投資，但能確保導熱油不受破壞及熱油爐爐管不被燒壞，又安全。（五）、切忌超高溫加熱上面所談的核心問題是裂解，這不僅牽涉到“油”、“爐”兩個方面，使用操作也是關健，比如有的時候出口溫度達不到用熱要求，這時就絕對不能拚命加煤，加大鼓引風機風量，因為這樣很可能產生不良后果，如爐排燒塌、爐管燒彎、燒裂，同時超高溫加熱，當油溫高于油膜溫度熱裂解加速，導熱油受到破壞，將大大縮短使用壽命，也導致熱油爐管結焦。導熱油爐的正確使用和保養，可以延長導熱油的使用壽命，也可以減少熱油爐的結焦。避免發生事故。當導熱油爐使用多年，如果發現熱油爐進出口溫差增大，泵壓

11、增大，流量降低，能耗上升，達不到工藝溫度，這是因為爐管結焦，爐管內徑縮小的原因造成的。必須停爐清焦及清洗。否則可能造成爐管 堵塞，導熱油燒壞。甚至爐管燒穿引起火災事故。清洗和清焦有幾種方法：如日本綜研株式會社介紹的用帶有鋼制的橡皮小炮彈，用高壓高速旋轉沖 擊把附著的管壁的焦碳利用摩擦清除掉，這種方法對焦層薄的立式盤管爐較適合，但對彎頭較多的臥式 爐不適合，也不能用于整個熱油系統清洗。國內某油漆廠熱油爐清焦，先采用高溫高熱把爐管中的殘碳 結焦燒裂破壞，再用蒸汽、水沖擊清除。這種爐溫較難控制。我廠已為多家導熱油用戶進行過清洗，如 上海振華造漆廠二臺 150 萬大卡熱油爐，其整個系統 30 多個立方

12、，采用化學方法進行清焦及清洗，獲得 成功。本文就有關化學清焦清洗的有關理論及實踐經驗總結如下：一、清洗作用的基本原理：（一）、洗滌作用的基本過程，合成洗滌劑是主要的。合成洗滌劑作用之一是去除物品表面的油污。 另一種作用是對油污分散、懸浮作用，使之不在物品表面上再沉積，可用下列關系說明：物品污垢+洗滌劑=物品冼滌劑+污垢洗滌劑當然，整個過程是以水為介質中進行的。洗滌劑與物品及污垢的結合反映了洗滌過程的主要作用，即把污垢與物品分開，脫離物品表面，進而被分散，縣浮于介質中，經沖洗后除去，完成了洗滌過程。一般的污垢可分為液體污垢及固體污垢兩類。前者包括一般的動植物油及礦物油（如原油、燃料油、煤焦油等）

13、。而后者主要為塵土、泥、灰、鐵銹、碳黑、焦碳等。但是，液體污垢和固體污垢經常混在一起成為混合污垢，往往是液體包住固體微粒，粘附于物品表面。液體污垢和固體污垢在物理性質和化學性質上存在較大差異，故二者從物品表面去除的機理亦不相同。污垢與物品表面粘附主要通過范德華引力。不同性質的表面與不同性質的污垢，有不同的粘附強度。在水為介質的洗滌過程中，非極性污垢（如碳黑、焦碳、石油等）比極性污垢（如極性脂肪及物質、粉塵、粘土）不容易洗凈。洗滌劑為表面活性劑，它分為非離子表面活性劑及離子表面活性劑，（它又分為正離子、負離子及兩性表面活性劑） 洗凈時要根據污垢的性質選擇適合的表面活性劑可提高洗滌作用的效率。（二

14、）、液體污垢的去除 洗滌作用的第一步，是洗滌液潤濕表面，否則，洗滌液的洗滌作用不易發揮，若材料表面已粘上污 垢，即使已經完全覆蓋，其“臨界表面張力”一般也不會低于 30 達因/厘米，表面活性劑溶液也能較好 潤濕。洗滌作用的第二步就是油污的去除，即潤濕了表面的洗滌液。把污垢頂替下來，液體污垢的去除是 通過“卷縮”機理（洗滌液優先潤濕表面，而使油污“卷縮”起來）來實現的。因為油污原來是以一鋪 開的油膜存在于表面的。后來，在洗滌優先潤濕的作用下，逐漸卷縮成為油珠，最后被沖洗以至離開表 此文檔僅供學習和交流面。如圖2所示，在表面上油膜有一接觸角（9 ），油-水、固體-水、固體-油的界成張力分別為yW0

15、、YY so。于是，平衡時有下列關系:Y so= y sw+ y wo CO SB (3)圉2 （amtM上的油腹窮tb施有獨陋活性剤l!U 胡瘠住戡fit水力頭脯樂）R34饋大柚商丈荊分獻謳水力（籀也 所示）瞧左、疥小摘嫂伯于&血如在水溶液中加入表面活性劑，由表面活性劑易于 在固體表面以及油面上吸附，故Ysw及Y wo降低，為了維持新的平衡，COS6值必須變大；也就是說9角將從圖（a） 中的大于90°變為（b）中的小于90C，甚至條件適宜 時，接觸角9將接近于零，即水溶液幾乎完全潤濕固體表面，而油膜則變為油珠自表面（即爐管表面）棄除有時表面活性劑的作用不能把油污（油珠）自表

16、面完全去除，仍然留有小部分油污殘留于表面。（如圖3）要除去此殘留油污，要用通過較濃的表面活性劑溶液的加溶作用，實際上就是油污溶解于洗滌液中,使油污不可能再沉積，大大提高了洗滌效果。還要加大機械功的作用，把殘留油污全部棄除。（三）、固體污垢的去除上面討論了液體油污的去除，主要是依靠洗滌液（含表面活性劑）對爐管表面的優先潤濕。去除固 體污垢的機理則有所不同，這一差異主要來自兩種污垢與爐管表面的粘附性質不同之故。爐管表面上固 體污垢質點在于表面的接觸與粘附。對于固體污垢的去除，主要是由表面活性劑在固體質點（污垢）及 爐管表面上的吸附，在洗滌過程中，首先發生的是對污垢質點及爐管表面的潤濕，對于流體中質

17、點的表面上的粘附，其粘附功應為 W為:V=s1w+ Y s2w- Y s1s2 ( 4)式 中，Y s1w、Y s2w及Y s1s2分別為爐管/水溶液，固污/水溶液及爐管/固污的界面自由能。由此式可知，若溶液中的表面活性劑在固（Si或S2）/液界面上吸附，則Y S1W及Y S2W值將降低，粘附功變小。這 就是說，表面活性劑的吸附使固污與爐管的粘附功降低，固污比較容易自固體表面除去，而且離子表面 活性劑還可能增加固污與爐管表面的表面界面電勢！從而減弱了它們之間的粘附力，使固污更易自爐管 表面除去。對于固體污垢的去除，固污大小有很大關系。經驗表明，污垢顆粒較大些則越容易去除。而小于0.1 卩的質點

18、的污垢，即使有表面活性劑存在，如果不加機械力的作用，也很難除去，機械力的作用，可以 促進溶液的滲透，從而自爐管表面除去固體污垢。從圖5可以看岀：越靠近爐管表面，液流的速度越小（表面處速度為零），而離開表面較遠處，則流速較大。大顆粒不但因為截面積大，也較多承受液流速度的沖擊，沖擊力也就更大，所以越容易去除。下圖5為去除固體污垢質點的示意圖。導熱油在爐管壁上受熱結焦，焦塊連成一片很堅硬，化學清焦難度很大，多年來我廠從研究清焦實踐得岀結論一一熱油爐的清焦，要采用清焦綜合效應：從浸泡到潤濕一一用表面活性劑的流體取代爐管壁上的油污液體。加溶作用（前述）；吸附作用一一表面活性劑對污用 ' 戰淀中衣

19、朝上不對大小質點受力 陋情況5瀏就迎0為禹芥固彳車喪 面的甌離h垢及被洗滌物（爐管）表面的吸附使界面及表面的各種性質（如機械性、電性質、化學性質）均發生變化；孚L化一一在降低界面張力同時，界面吸附伴隨發生，形成強界面膜，有利于乳狀液的穩定，油污質點也就 不易再沉淀于固體（爐管壁）表面。加助洗劑（即加入大量的無機鹽）提高洗滌效果。有利于污垢質點 懸浮，防止了污垢質點發生沉積。加上溫度（熱運動）及機械力的作用，達到最優化的洗滌效果。多年來我們根據表面活性劑的性質及清洗機理，我廠研制生產了霞飛牌熱油爐清洗劑I型，清洗劑II型,并制定了一套清洗工藝，其特點是：（1）、根據導熱油爐使用年限。導熱油爐進岀

20、口的溫度差、壓差、流量等參數，同時測定使用中的導熱油指標，分別選用清洗劑 I或清洗劑II ,有時二種同時交叉使用進行清洗。（2）、清洗過程、工藝溫度、壓力、時間三個參數也是至關重要的，我們也根據客觀條件進行實踐 調整。（3）、對于導熱油，我們也根據測定的技術指標同時進行混用試驗，決定處理方法，能補充添加，確定采用添加的比例；對于各種技術指標較差，但還不需報廢的預先進行處理，加入特種油，改善導熱油的品質。只有二個重要指標超過報廢指標并無法挽救的，才動員客戶更換新油。經我廠清洗處理的導熱油爐及其系統的用戶有幾十家。總之，在清洗熱油爐系統方面，我們解決了如下幾個問題：一、熱油爐及系統大，結焦及嚴重。

21、（一）廣西壯族自治區梧州松脂廠梧州松脂廠引進日本綜研化學株式會社100萬大卡全套熱媒設備及系統、配套使用該社KSK-330熱媒，運行15年沒進行檢修，整個加熱系統嚴重結焦，流量下降到28mi/h（生產上要求80m/h）循環泵出口壓力出現大范圍波動，熱媒爐進口壓力差達0.3MPa,溫差達40 C，嚴重影響生產。該廠經國內外專家咨詢，不少人認為結焦太嚴重應更換爐管，如上述原日本供爐供油廠家曾派專家考察，其書面報告中提岀化學清洗費為3.2萬美元，并說如果化學清洗無效，就必須更換熱油爐。松脂廠經過對比最后決定請上海霞飛集團公司一一上海力達化工廠進行清洗。力達廠派工程技術人員上門指導清洗工作，采用了霞飛

22、牌I型和II型兩種清洗劑進行清洗，效果非常顯著徹底。清除出的小焦塊、殘碳及瀝青膠質油污垢無法統計，僅 大焦塊就有6.2公斤（其中直徑最大的為 70多mrm少一點的為2030mm。如下面照片所示。下面為清洗前后熱煤爐的各種參數對比。清洗前清洗后熱媒流量為28mi/h ;熱媒流量為100mi/h ;循環泵進出口壓力差 0.3MPa；循環泵進出口壓力差 0.05MPa；熱媒爐進出口溫差 40'C熱媒爐進出口溫差 15-20 C熱媒爐結焦嚴重；熱媒爐能拆卸部位能見金屬表面梧州松脂廠的書面評價是：上海力達化工廠熱油爐清洗劑清焦徹底，效果顯著，清洗安全可靠，該廠對用戶負責，產品價格合理，是用戶信得

23、過的生產廠家。（二）天津市市政第一瀝青混凝土廠該廠有一臺150萬大卡熱油爐，使用7年，熱油系統中有10個大型熔化瀝青的用熱設備。系統的導熱油總用量為18噸左右。清洗前熱油爐進出口壓差為0.5MPa,溫差超過30 C，運行時熱油爐指標波動也較大。經采用霞飛牌I、II型清洗劑進行清洗。在清洗過程中發生120mm主管道受阻，拆開后，發現大量結焦及殘碳，大塊的如拳頭大小，重量達212克，清除岀的油焦、殘碳的瀝青質油污物約45噸經用大量熱水徹底清洗吹干后補充新油調試，各項指標都達到原設計要求。二、熱油爐結焦，系統復雜，管道堵塞。（一）廣東中山市南興絕緣材料有限公司（港商獨資）該公司生產集成電路絕緣材料板

24、，使用的是臺灣生產的150萬大卡熱油爐及導熱油。用熱設備為四臺大型絕緣材料壓機，壓機高約67米，分為15層，通過導熱的夾層的距離為 20mm舊導熱油成瀝青狀態，被迫停產。導熱油冷卻后，整個夾層及管道堵死。經我廠派工程技術人員進行清洗，灌通熱油爐 和整個系統，并對設備不合理部分進行改造，清洗及更換新油后開車調試成功，熱油爐進出口溫差為 20C 左右，集成電路絕緣材料板生產效率大大提高，港商對我廠清洗及設備改造工作給予高度評價。（二）天津市橡膠制品三廠該廠使用一臺60萬大卡熱油爐，用熱設備有兩種；一個特大型烘箱，該烘箱分8個格，每格有24根3米長直徑為11.5mm的管子，烘箱上下有12層。導熱油已

25、使用成柏油狀態（殘碳、膠質、瀝青質成 粘稠狀態）。烘箱中管道又較細，該廠冷態放油、管道全被堵死，我們采用了相應措施，在一定溫度壓 力下灌進清洗劑，才把柏油狀油污垢清洗下來。用熱設備另為一個大圓滾筒，長2.5米，直徑0.8米，進出口熱油管20mm圓滾筒壁上積碳油污塞滿，清洗工作也非常困難。應用霞飛牌清焦清洗劑，配合一 整套清洗工藝技術，排岀殘碳瀝青質污物達2噸多，清洗后換上我廠 X6D-310導熱油，開車調試，熱油爐進出口壓差出原來 0.4MPa降到0.15MPa，溫差為15C，迅速恢復生產。（三）上海譽美襯布廠（港商獨資）該廠有一臺15萬大卡的熱油爐，用熱設備為三個長 2米，直徑0.4米的大滾筒，由于滾筒內壁嚴重 結焦，滾筒的進出口溫度相差很大，進口為240C，出口為160C，被迫停產。由我廠進行清洗后換油，使整個滾筒溫度很均勻，生產的襯布質量優等，廠方甚為滿意。三、熱油系統用油量大，導熱油未達到報廢指標、清洗處理、補充新油。礦油型的導熱油，長期加熱使用，導致裂解和氧化，的確無法再生。但當導熱油的主要指標尚未達到報廢指標，經適當處理后，加入一定數量新導熱油（或特種油），可以繼續使用。上海振華造漆廠，1988年底開始使用霞飛牌 X6D-320導熱油，使用溫度為（295 ± 5C），除每年添 加約10癇油外，未全部更新，95年底發現熱效率降低，熱用量不足，