即使是品质较好的导热油,其残炭、酸值、闪点和运动黏度也会随着使用时间的增加而发生变化。
通常情况下,开始的一两年,残炭值的增加幅度较小,两年后残炭值增加幅度会不断加大。
在此期间,加热炉的炉管内部也会发生一些变化。
当油膜直接接触炉管内壁金属表面时,其温度要比导热油主流温度高出许多。
同所有的有机高分子化合物一样,导热油在炉管金属表面受到高温加热后,其分子链会发生断裂或聚合,导致残炭不断增加,附着在炉管内壁上,成为结焦。
一旦产生结焦层,情况就会急剧恶化,其原因在于结焦层导热系数要比金属小得多,热阻大。
随着炉管壁温度不断上升,加快了导热油炭化速度,使结焦层厚度不断增加。
热油炉系统应具有优良的传热性能、经济的操作成本和安全的运行方式等基本条件。这些条件与导热油的物理性质直接相关,并由导热油的密度、比热容、导热系数、运动粘度、热焓、汽化潜热、蒸气压、初馏点、馏程、闪点、燃点和自燃点等物性参数决定。
1、密度(kg/m3)
导热油的密度与温度有关,当温度升高时,质量不变,密度减小,体积将增加,即:导热油的密度和体积随系统操作温度变化而变化。因此,膨胀罐的容积应与系统内导热油被加热到操作温度时其提及的增加量相适合。
2、比热容(kJ/kg·K)
比热容是对一种物质的热容量的计算,它是1kg的物质温度升高1k时所需的热量。导热油的比热容随其升高而增加。导热油的比热容低于水的比热容,也就是说,在同样的加热条件下,导热油的升温速度要比水快,或者说在相同热流密度的热传条件下,导热油的温度变化要比水更大。
密度和比热容决定了单位体积导热油传递热量的能力。换句话说,密度和比热容决定了传递一定热量所需的导热油体积流率。如果所传递的热量和温差已确定,使用具有较高密度和比热容的导热油所需要的体积流率要小于使用具有较低密度和比热容导热油所需的流率。在设备和系统设计中,这些参数会被用于计算受热面积、质量流率、流速等。
3、导热系数(W/m·K)
导热系数表征一种导热油的吸热和放热能力,良好的热传导性可以改善换热设备的受热表面上传热的状况。导热系数随其温度的上升而降低,导热油的导热系数要大幅低于水的导热系数。
为了满足工艺温度需求,不得不提高出口油温。恶性循环的极端严重后果是炉管壁变薄甚至被烧穿。
以上是对导热油系统必然产生故障的趋势作出一个分析。对于绝大多数导热油系统而言,只要操作得当,炉管结焦的过程是相对较长的。
结焦层厚度通常取决于锅炉运行状况、导热油的品质、导热油在炉管内的流速等。