《装备制造技术｝２ｏｌ １年第１０期 有机热载体锅炉常见事故分析及预防措施 赵淑珍 （山东省特种设备检验研究院菏泽分院，山东菏泽２７４０００） 摘要：针对有机热载体炉运行中因管理或操作不当，常有炉管堵塞、鼓包、爆管，以及锅炉的超压、爆沸、爆炸，管道泄 漏、火灾、循环系统故障而引发的常见安全事故，作了分析总结，并给出了相应的防范措施，以确保此类锅炉安全可靠 地运行。 关键词：有机热栽体锅炉；安全事故；预防 中图分类号：ＴＫ２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１１）１０—０２０１—０３ 有机热载体炉是以煤、油、气体、电为燃料，以导 取相应措施。导热油系统应定期进行彻底清洗，清除 热油为介质，利用循环油泵，强制液相循环，将热能 输送给用热设备后，再返回加热炉重新加热的特种 处理设备等优点，近年来被广泛应用于石油、化工、 制药、纺织印染、轻工、建材等工业领域。但由于炉内 管壁内的积碳，以降低炉管阻力。 （２）导热油氧化。导热油与空气中的氧气接触， 加，不仅降低介质的使用寿命，而且造成系统酸性腐 蚀，影响安全运行。导热油的氧化速度与温度有关， 工业炉。其具有高温、低压、安全、高效节能、无需水 发生氧化反应，生成有机酸并缩聚成胶泥，使粘度增 有机热介质具有高温、易燃的特性，在运行中因管理 在７０℃以下，氧化不明显，超过１００℃时，随着温度 或操作不当而酿成的事故时有发生。笔者总结了有 的升高，有机热载体对金属的腐蚀性会增强，氧化会 机热载体炉运行中常见的安全事故，如炉管的堵塞、 加剧。长期运行使有机热载体逐渐老化，受热面管壁 鼓包、爆管，锅炉的超压、爆沸、爆炸，管道泄漏、火 积碳不断增加，当达到一定值时，管壁会过热、变形、 灾、循环系统故障等，并对这些事故的原因进行了分 爆管。 析，给出了相应的防范措施，以确保此类锅炉的安全 运行，减少事故的发生。 避免导热油氧化的措施，通常是设置高位膨胀 槽，用以隔绝高温热载体直接与空气接触。高位槽可 充氮保护，无充氮保护的，应保持一定液位，并装有 最低液位报警器。 １ 炉管堵塞、鼓包、爆管事故 主要的原因分析和防范措施如下： （３）出口温度超温。有的企业采取提高出口温度 的办法，保证供热量，结果使出口温度接近甚至超过 （１）使用品质不符合国家标准的劣质油或再生 热载体的最高允许使用温度，从而加重用热设备内 油，油中残碳指标大大超标。导热油在加热运行过程 部的结焦、结垢程度，使散热器传热效率更低，形成 中，会发生一些化学变化，而生成少量高聚合物，同 时也会因局部过热生成焦炭，这些高聚合物和残碳 恶性循环，直到炉管爆破。 因此，加热炉进液口和出液口上必须装有测温 不溶于油，而悬浮在油中，运行中这些物质可能会沉 仪表，并设有超温报警装置。应控制热载体炉出口处 Ｃ，以防止 积在锅筒底部而过热鼓包，或沉积在管壁上而过热 的最高油温比热载体的工作温度低约３０￣爆管。 因此，应定期对导热油取样分析，及时掌握油的 品质变化情况，分析变化原因。定期补充新导热油 导热油在使用过程中过热分解变质。 （４）管内介质流速过低。导热油在炉管内流动 时，会形成边界层，流速越慢，边界层越厚，该处介质 温度与主流温度之差越大，会造成管壁超温，加速导 热油变质、失效，最终导致过热引起鼓包、爆管事故。 量，使其残油量基本得到稳定，加入锅炉中的导热 油，必须预先煮过，以排除水分，发现问题，应及时采 收稿Ｅｔ期：２０１１－０７—１７ 作者简介：赵淑珍（１９８１一），女，山东菏泽人，工程师，工学学士，主要从事锅炉、压力容器制造监检工作。 ２Ｏ１ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１０，２０１ １ 《有机热载体炉安全技术监察规程》规定，为了 防止液相炉中有机热载体过热分解与积碳，必须保 ３ 管道泄漏、火灾事故 证受热面管中有机热载体的流速，辐射受热面不低 于２ ｒｉｄｓ，对流受热面不低于１．５ ａｄｓ。这样，根据流体 （１）因制造安装品质差，施工焊缝品质存在缺 陷，或是炉内受热面管材选用不当，导致热媒输送主 力学原理，流体就能在管内呈湍流状态，就能获得较 致使大量导热油外漏。 薄的边界层，介质在管内就不会因超温过热而产生 管焊缝部分脱落，（２）热介质在超温情况下大量汽化，引起管道振 残碳、堵塞管径，造成管壁过热等事故。 （５）附属设备选用、操作不当。导热油过滤器选 用不当，过滤器网过粗，而较小的结焦物未能滤出， 动甚至损坏而致使大量导热油外漏。 （３）有机热载体炉从停用到运行的过程，由于温 而沉积在锅筒底部或受热面管壁，致使超温过热。 循环油泵工作不正常，打不起压力，致使介质在炉 管内停滞造成过热而爆管。或者是停炉后，未按规定吹 扫，油泵即刻停止转动，而炉内油温还在较高温度以 上，致使油质变坏，产生结焦甚至造成鼓包或爆管。 因此，应根据系统的热载体用量和阻力降的要 求，选用合适的循环泵，保证循环泵的流量、扬程与 锅炉匹配，保证介质在管内的流速，避免事故后患。 ２超压、爆炸、爆沸事故 （１）在启动过程中，随着有机热载体的加热，溶 解在其中的其他气体或水分逐渐分离出来，可能造 成超压事故。我国曾发生过多起气体炉的超压爆炸 事故，原因就是在启动加热升压时，联苯中含有水 分，水分迅速汽化，导致炉内压力急剧上升到无法控 制的程度，引发超压爆炸事故。 （２）燃油燃气的有机热载体炉，常常由于阀门关 闭不严或吹扫时间不够，使燃油燃气进入或残存在 炉膛中，遇明火而引起局部爆炸事故；或者由于没有 装设熄火保护装置或装置失灵，熄火后，未能及时切 断燃料供应，使油气继续进入炽热的炉膛，引发炉膛 爆炸。对于热功率≥２．８ ＭＷ的锅炉，没有装设点火 控制程序或程序失灵，由于操作失误，使点火前油气 进人炉膛，引起炉膛爆炸事故。 （３）爆沸事故的发生，多是由于启动过程中温升 速度太快，蒸发出来的大量水蒸汽夹带着导热油冲 出膨胀器，而造成溢油、爆沸事故。 因此，应严格控制热载体液相炉中的水分及其 他组分，在点火启动时，要反复打开排气阀，以排净 有机热载体炉中的空气、水与有机热载体混合蒸汽。 在启动过程应注意控制导热油升温速度。对于燃用 油气的有机热载体炉，应设置炉膛熄火保护装置和 点火程序控制装置（热功率≥２．８ ＭＷ时），并要保证 这些装置灵敏可靠。 ２Ｏ２ 度变化大，法兰问易松动，常见渗漏现象。 （４）导热油渗透性较强，特别是法兰垫片处较为 严重，在空气存在条件下，循环液体和管道热量将热 传导液加热，并逐渐氧化，使保温区被引燃而造成失 火，热传导液漏到正在加热的系统中，而其工艺原料 是易氧化的从而造成火灾事故。 因此，安装时要选有资质的公司安装，管道连接 以焊接为好，适当辅以法兰连接，不得采用螺纹连 接，法兰连接时，应采用金属网缠绕石墨垫片或膨胀 石墨复合垫片。 管道系统中所有密封件，应选用具有良好密封 性和阻燃性的柔性和金属缠绕制品，切忌用含有橡 胶成分的密封件。所有与热载体接触的附件，不得采 用有色金属和铸铁制造，钢管应采用２Ｏ号钢无缝 管，紧固件尤其主回路上的连接螺栓采用３５号钢较 为妥当。温度升高至２００℃以上时，系统法兰连接处 可进行热紧固。保温材料应采用空隙度小且不易受 有机热载体浸泡的材料，以防有机热载体发生泄漏 后，易造成保温层着火。 安装竣工后应对所有管路进行严格的压力试 验，直到不渗漏为止，导热油在系统管路中循环不应 少于６０ ｍｉｎ，确认一切正常之后，方可点火。一旦发 生管壁漏油现象，应紧急停炉。把火焰和导热油立即 隔离开。 ４ 循环系统故障事故 主要指意外箨电、箨炉时操作处理不当，而引起 的循环系统事故。燃煤导热油锅炉在正常使用时，遇 突然停电，此时循环油泵停止工作，流速等于零，而 炉管的油温和炉膛的余热作用，会使热介质温度在 １—２ ｍｉｎ内就会超过允许值，如此积累久了，热介质 因裂解、积碳而导致炉管结焦、过烧，进而引发爆管 事故。 停炉操作时，循环泵停运联锁装置缺失或失灵， 《装备制造技术）２０１ １年第ｌＯ期 导致炉管和导热油温度迅速升高，炉管不能及时得 以冷却而发生爆管事故。 ５ 结束语 因此，在意外停电时，应迅速打开冷油置换阀门 放油，把膨胀槽的冷油，经过炉内，自流至储油槽内， 上述问题是有机热载体炉运行中一些常见的安 但是放油不能太急。同时进行湿煤压火或打开所有 全事故，要避免这些事故的发生，应先了解这些事故 炉门，立即消除炉内剩余的燃煤，让大量冷风窜进炉 发生的原因，并在使用、管理的过程中有针对性地给 膛内，迅速降低炉温，消除热源，此过程应在５ ｍｉｎ内 予预防，严格按照规程、标准的要求进行操作，才能 完成。有条件的单位，可设置双路电源，如设置小型 最大限度地消除事故隐患，保证此类锅炉安全、可靠 汽油发电机，其电路与循环油泵电路互为切换，从而 地运行。 防止停电短时间内油温超高而酿成事故。 正常停炉时，循环泵要继续运转一段时间，打开 参考文献： 旁路，以使导热油继续流动，停止送风、引风，待油温 ［１】中华人民共和国劳动部．有机热载体炉安全技术监察规程 降至１００ｏＣ以下时，循环油泵方可停转。 及有关条款说明［Ｍ】．北京：中国锅炉压力容器安全杂志 社，１９９３． 对于强制循环液相加热炉，必须装有备用循环 ［２］李君平，刘振南，等．有机热载体炉常见事故产生的原因及 泵，并保持性能良好。运行中，要保持循环油泵、储油 对策【Ｊ］．装备制造技术，２００６，（３）：９０—９１． 槽的清洁，随时清除表面上积聚的油垢和灰尘，严防 ［３］沈燕．浅析控制导热油品质对导热油锅炉安全运行的重 其被外部飞火引燃成灾。要保证循环泵停运联锁装 要性［Ｊ］。化学工程与装备，２００９，（９）：１１５—１１７． 置的性能灵敏、可靠。 Ｃｏｍｍｏｎ Ａｃｃｉｄｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｈｅａｔｅｒ’Ｓ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ＺＨＡ０ Ｓｈｕ—ｚｈｅｎ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅｚｅ Ｂｒａｎｃｈ，Ｈｅｚｅ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２７４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｐｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｒ ｎｅｇｌｉｇｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｅａｔｅｒ’Ｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｍｍｏｎ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｂｌｏｃｋａｇｅ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｄｒｕｍ ｂｒｅａｋ，ｐｉｐｅ ｅｘｐｌｏｄｅｄ ａｎｄ ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｂｏｉｌ， ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｌｅａｋ，ｆｉｒｅ，ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆａｉｌｕｒｅ ａｒｅ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｅｘｉｓｔ．Ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｈｅｓｅ ｕｎｓａｆｅ ｆａｃｔｏｒ，ｎａｄ ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎａｒｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｓ ｇａｖｅ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｅａｔｅｒ’Ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｒｇａｎｉｃ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈｅａｔｅｒ；ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ；ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ （上接第２００页） Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｎｅ Ｂｒｏｋｅｎ Ｆｉｒｅ Ｓｔｏｐｐｅｒ ＷＵ Ｊｕｎ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｙｕｃｈａｉ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｕｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３７００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒｏｋｅｎ ｆｉｒｅ ｓｔｏｐｐｅｒ（ｈｅｒｅｉｎａｆｔｅｒ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ａｓ ｏｆｆ ｉｆｒｅａｒｍｓ）ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ，ｉｔ ｉｓ ｉｄｅａｌ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｗｉｔｃｈ．Ｔｏ ｒｏｐｅ ｈｏｉｓｔ ｃｒａｎｅ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ－ｈｏｉｓｔｉｎｇ，ｒｏｐｅ ｐｕｌｌｉｎｇ ｏｆｆ，ｈｅａｖｙ ｏｂｊｅｃｔｓ ｆａｌｌｉｎｇ，ｅｔｃ．．Ｏｆ ｃｏｕｒｓｅ，ｉｔ ａｌｓｏ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｏｍｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｔｏ ｉｔ ｏｎｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｏｋｅｎ ｆｉｒｅ ｓｔｏｐｐｅｒ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｗｉｔｃｈ；ｌｉｍｉｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ２Ｏ３