浅析有机热载体炉火灾成因及预防措施

2019-06-02

摘要：有机热载体炉（导热油锅炉）是⼀种以热传导液为加热介质的强制循环的新型特种锅炉，在许多⾏业，有机热载体炉是替代蒸汽锅炉、电加热、热风炉的理想设备，该炉有燃煤、燃油、燃⽓、电加热、砂光粉五个系列，适合于现阶段我国经济持续快速的发展。适⽤于⼯作温度350℃以下的加热、蒸发、⼲燥、成型、融焙等⼯艺⽤热，⼴泛应⽤纸餐盒⾼温定型、动态硫化轮胎及再⽣胶机械、平板硫化、橡胶、烘⼲、饲料烘⼲、印染、化⼯、胶合板⽣产、矿棉板⽣产、防⽔卷材⽣产、沥青加热、挂⾯烘⼲等⾏业。导热油炉作为主要供热设备，已普遍使⽤。关键词：消防；有机热载体炉；⽕灾；预防0引⾔

有机热载体炉（导热油锅炉）是以煤、油、⽓体、电为燃料，以导热油为介质，利⽤循环油泵，强制导热油进⾏液相循环，将热能输送给⽤热设备后，再返回加热炉重新加热。有机热载体炉具有低压（常压下或较低压⼒）、⾼温(300℃左右)、安全、⾼效、节能的特点，可以精密地控制⼯作温度，⽆需⽔处理设备，系统中热的利⽤率⾼，运⾏和维修⽅便，便于锅炉房布置。有机热载体炉曾是国家“七五”攻关项⽬和“⼋五”科技成果重点推⼴项⽬，在许多⾏业，有机热载体炉是替代蒸汽锅炉、电加热、热风炉的理想设备，该炉有燃煤、燃油、燃⽓、电加热、砂光粉五个系列，适合于现阶段我国经济持续快速的发展。适⽤于⼯作温度350℃以下的加热、蒸发、⼲燥、成型、融焙等⼯艺⽤热，⼴泛应⽤纸餐盒⾼温定型、动态硫化轮胎及再⽣胶机械、平板硫化、橡胶、烘⼲、饲料烘⼲、印染、化⼯、胶合板⽣产、矿棉板⽣产、防⽔卷材⽣产、沥青加热、挂⾯烘⼲等⾏业。有机热载体炉虽然⼯作压⼒⽐较低，但炉内热传导液温度⾼，且⼤多具有易燃易爆的特性，⼀旦在运⾏中发⽣泄漏，将会引起⽕灾、爆炸等事故，甚⾄造成⼈员伤亡和财产损失。因此，对有机热载体炉的安全运⾏和管理，必须⾼度重视。近年来，许多企业为了节省投资，安装了已接近年限或者质量有缺陷的有机热载体炉，导致故障不断，加之部分操作、检修⼈员业务技术差，难以及时消除设备故障，使得导热油锅炉⽕灾时有发⽣。笔者在此谈谈导热油锅炉⽕灾发⽣的主要原因及⼀些预防措施。

1 近年来有机热载炉引发的⽕灾事故

2008年6⽉12⽇18时46分，福建泉州晋江市福建凤⽵纺织科技有限公司⼯⼈在导热油锅炉车间开启管道阀门的过程中，阀门发⽣故障破裂，导热油喷溅⽽出，并⽴即⽓化燃烧起⽕2名操作⼯⼈当即被烧成重伤。

2008年9⽉16⽇14时许，新疆乌鲁⽊齐西⼭路西城农贸市场附近⼀家纸箱⼚发⽣⽕灾，导致该⼚12间⼚房300多平⽅⽶⾯积被烧毁。原因为锅炉管道导热油外溅⽽引发⽕灾。

2009年3⽉19⽇凌晨1点左右，浙江绍兴县柯北⼯业园区⼀家印染⼚的锅炉房内由于油温过⾼，使⼀处阀门被冲开，导致导热油泄漏，引起⽕灾。

2009年3⽉29⽇7时30分许，福建泉州市区后渚港务集团6号码头华特沥青油库区漳州开发区华特沥青有限公司泉州分公司⼀个导热油锅炉因油管破裂起⽕继⽽发⽣爆炸，共造成4名消防官兵及1名油库现场员受伤。2 有机热载炉导致⽕灾的原因2.1 ⿎包、爆管引起⽕灾2.1.1有机热载体变质

有机热载体热稳定性和氧化安定性是评价导热油的两个重要指标，导热油锅炉使⽤过程中，导热油化学成分因受热很容易发⽣⾼温氧化和热裂解反应，⽣成的焦碳微粒使导热油残炭值⼤幅升⾼，在传热⾯上形成焦质油碳垢。导热油积焦形成的油碳垢引发导热油锅炉⾦属⾼温腐蚀和垢下腐蚀损伤，使炉管⾦属产⽣损伤裂纹或腐蚀孔，严重时可烧毁炉管，导热油泄漏引发⽕灾。上述第⼀、四起⽕灾事故即是这个原因。造成导热油变质的原因如下：（1）局部过热发⽣热裂解。导热油超过其规定的最⾼使⽤温度便会局部过热，产⽣热分解和缩聚，析出碳，闪点下降，颜⾊变深，粘度增⼤，残碳含量升⾼，传热效率下降，结焦⽼化。（2）氧化。导热油与空⽓中的氧⽓接触发⽣氧化反应，⽣成有机酸并缩聚成胶泥，使粘度增加，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，在70℃以下，氧化不明显，超过100℃时，随着温度的升⾼，导热油氧化速度加快，并迅速失效。导热油使⽤多年后，由于受热分解、碳聚合形成炉管结焦，使管内径缩⼩⽽造成导热油流量降低，循环泵克服的阻⼒增⼤，严重时会导致堵塞炉管；另⼀⽅⾯⽣成的⼤分⼦缩合物使导热油的粘度增⾼，炉管结焦，热阻增⼤会导致炉管寿命降低。2.1.2出⼝温度超温，流速过低

有时因油温度⾼⽽⽤热机温度却上不去，不能满⾜⽣产需要。有的单位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热载体的最⾼允许使⽤温度，从⽽加重了结焦、结垢程度，使⽤的散热器传热效率更低，形成了恶性循环，直到炉管爆破。另外，过低流速会造成受热⾯中的⼤部或局部管内壁温度⾼于允许油膜温度，⽽缩短导热油的正常使⽤寿命，导致过热引起⿎包、爆管。上述第三起⽕灾事故就是这个原因。

2.2泄漏引起⽕灾

由于焊接质量问题，热媒输送主管焊缝部分脱落或超温情况下⼤量汽化，引起管道振动甚⾄损坏⽽致使⼤量导热油外漏，⽽导热油渗透性较强，特别是法兰垫⽚处较为严重，泄漏后遇⽕源易引起⽕灾。上述第⽽其⽕灾事故就是这样引起的。2.3停电时处理不当引起⽕灾

导热油锅炉在正常使⽤时，发⽣突然停电，此时循环油泵停⽌⼯作，炉膛内燃煤继续在燃烧，使锅炉油温度继续升⾼，如果油温上升太快降不下来，就会在短时间内油温局部超⾼⽽结焦，致使超温过热爆管引起⽕灾。3 有机热载体炉防⽕安全预防措施

为确保热油炉的使⽤安全，我国劳动部在1993年就颁发了《有机热载体炉安全技术监察规程》[1]，除要求热油炉符合⼀般锅炉安全监察规程相应规定外，还针对热油炉的特殊性作了特殊规定。包括对使⽤管理作出相关规定，现介绍如下：第⼆⼗六条 有机热载体炉的操作⼈员，应经过有机热载体炉⽅⾯知识的培训，并经当地锅炉安全监察机构考核发证。第⼆⼗七条 有机热载体炉使⽤单位，必须制订有机热载体炉使⽤操作规程。操作规程应包括有机热载体炉启动、运⾏、停炉、紧急停炉等操作⽅法和应注意事项。操作⼈员必须按操作规程进⾏操作。

第⼆⼗⼆条 有机热载体炉受热⾯应定期进⾏检查和清洗，应将检查和清洗情况存⼊锅炉技术档案。

第⼆⼗三条 有机热载体炉安装或重⼤修理后，在投⼊运⾏前应由使⽤单位和安装或修理单位进⾏1.5倍⼯作压⼒的液压试验，对于⽓相炉应按第⼗五条进⾏⽓密性试验。合格后才能投⼊运⾏。液压试验与⽓密试验时，当地锅炉安全监察机构应派⼈参加。

3.1确保有机热载体炉产品质量3.1.1⽣产⼚家必须具有制造许可证

有机热载体炉⽣产⼚家必须具有制造许可证，使⽤⼚家也必须购买具有⽣产资质的⼚家⽣产的产品。3.1.2有机热载体炉的强度计算和结构设计⽅⾯

所有的⽓相炉都是承压的，⽽液相炉则分为承压注⼊式和不承压抽吸式两种。有机热载体炉的元件不论承压与否，均应按现⾏锅炉强度计算标准进⾏计算，其设计压⼒为⼯作压⼒加0.3 MPa，且不⼩于0.59Mpa[2]。除设计压⼒外，其计算公式、参量的选取、系数的确定都按《⽔管锅炉受压元件强度计算》和《锅壳壳式锅炉受压元件强度计算》相应标准进⾏。结构设计、产品焊缝机械性能试验必须满⾜《有机热载体炉安全技术监察规程》要求。3.1.3压⼒试验

有机热载体炉在制造单位组装后以及在使⽤单位安装、修理后均进⾏压⼒试验。压⼒试验分为⽔压试验、液压试验和⽓密性试验。⽆论是⽓体炉还是液体炉，在制造单位均要进⾏⽔压试验，在使⽤单位只能进⾏液压试验，不宜进⾏⽔压试验。对于⽓体炉，在制造单位和使⽤单位还要进⾏⽓密性试验，检查⾮焊接连接部位的密封情况。⽓密试验⽅法和要求参照压⼒容器的有关规定进⾏。对于液体炉，均不要求进⾏⽓密性试验。⽓密性试验的试验压⼒取⽓体炉的⼯作压⼒；⽔压试验压⼒取有机热载体炉⼯作压⼒的1.5倍。3.1.4严格控制焊接质量

由于有机热载体易渗漏、易燃烧，对有机热载体炉焊接要求⽐以⽔为介质锅炉要求⾼，应严格控制焊接质量，焊接要求和⽆损探伤必须满⾜《有机热载体炉安全技术监察规程》的要求。3.1.5安全装置要齐全、灵敏、可靠

安全阀、液⾯计、压⼒表、温度计、排污装置、膨胀器、⾃动保护装置等的选取、安装、检验、维护必须满⾜《有机热载体炉安全技术监察规程》的有关规定。3.2避免导热油变质的措施3.2.1保证导热油质量

对有机热载体的性能指标严格控制，主要有粘度、闪点、残碳、酸值。3.2. 2控制导热油的流速

导热油在热油炉中的流动应为稳定状态，并具有⼀定的流速。流速越慢，边界层越厚，该处介质温度与主流温度之差越⼤，就会造成管壁超温，加速导热油变质、失效。主要措施为循环油泵的流量与杨程应保证导热油在热油炉中必要的流速。热油炉运

⾏中，循环油泵不允许停⽌，泵的应定期维护保养。3.2.3控制导热油的温度

应保证热油炉出⼝处导热油的温度不得超过最⾼使⽤温度，热油炉的最⾼膜温应⼩于允许油膜温度，膜温与导热油主流体温度应始终存在⼀个温度差（⼀般20～30℃左右）。为防⽌膜温过⾼，避免导热油分解、聚合、结焦及⽼化，主要措施有：(1)开始点⽕升温时，因油温低，粘度⼤，油膜较厚，必须严格控制升温速度，⼀般应在40～50℃／h以下，⽕焰应均匀，避免局部热负荷集中；(2)在热负荷降低或暂时停⽤时应打开旁路回油调节阀，调节系统流量，使热油炉管内的导热油具有⾜够的流量和流速；(3) 任何情况下均不允许超负荷运⾏。(4)正常停炉时，循环泵要继续运转⼀段时间，打开旁路，以使导热油继续流动，停⽌送风、引风，待油温降⾄100℃以下时，循环油泵⽅可停转。(5)有机热载体炉应定期清灰。(6)定期检查、检验、维护热油炉监测仪表，使其灵敏、准确、可靠。3.2. 4避免导热油氧化

通常设置⾼位膨胀槽，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。

3.2. 5在循环泵⼊⼝处应装过滤器

在循环泵⼈⼝处应装过滤器，滤芯材料应能滤去悬浮状态的聚合物。过滤器应便于拆卸、更换。3.2. 6停电保护

突然停电时，必须采取有效的安全防护措施，避免导热油超温、受热⾯⾦属发⽣过热，主要措施有：(1)打开所有炉门，迅速将炉膛内的燃料取出，使⼤量冷风进⼊炉膛，迅速降低炉温。同时迅速关闭出油总阀，打开放油阀门，将⾼温油缓慢放⼊储油槽，并让膨胀油槽中的冷油慢慢流⼊锅炉，及时带⾛热量；(2)配置备⽤电源或汽油机带动的备⽤油泵，⼀旦停电⽴即起动，从⽽防⽌停电后短时间内油温超⾼⽽造成结焦，以致酿成事故。3.2.7定期化验

应定期测定和分析导热油理化指标，及时掌握油的品质变化情况，分析变化原因。有机热载体在使⽤过程中每项性能指标值超过⼀定范围，必须更新或再⽣，否则不能再继续使⽤。3.2.8补充新油

定期适当补充新导热油可以使系统中的残油量基本保持稳定。补充的导热油应为同⼀⼚家⽣产的同⼀牌号产品，不同的有机热载体不宜混合使⽤。在热态运转的系统内，不能直接加⼊未经脱⽔的冷介质。加⼊锅炉中的导热油必须预先煮过以排除⽔分。3.2.9定期清洗

对导热油系统进⾏彻底清洗，清除管壁内的积碳，以降低炉管阻⼒。3.3运⾏管理控制3.3.1严格执⾏操作规程

使⽤单位应根据《有机热载体炉安全技术监察规程》的要求制定运⾏操作规程，并严格执⾏。操作⼈员必须经培训合格，持证上岗。

3.3.2．确保法兰连接密封性能好

为了保证法兰连接处的严密性，应采⽤槽式法兰或平焊钢法兰，⽽且公称压⼒不低于1.6MPa。如果有机热载体使⽤温度超过300℃时，应选⽤公称压⼒⾼⼀档的法兰。所有⾮焊接连接部件的密封填料不准采⽤⽯棉制品，推荐采⽤⾦属⽹缠绕⽯墨垫⽚或膨胀⽯墨复合垫⽚。安装时，要选有资质的安装公司安装，管道连接以焊接为好，适当辅以法兰连接，不得采⽤丝扣连接，法兰连接时应采⽤耐油、耐压、耐⾼温的⾼强⽯墨制品作密封垫⽚。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20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。锅炉点⽕前，应由锅监所与安装公司对所有管道、阀门等进⾏⼀次耐压试验，直到不渗漏为⽌，导热油在系统管路中循环不应少于60分钟，确认⼀切正常之后，⽅可点⽕ 。

3.3.3有机热载体炉启动中⽓体应反复排放

有机热载体炉在启动中要反复打开排⽓阀，⽤来清除炉中的空⽓、⽔与有机热载体混合蒸汽。3.3.4定期检验

有机热载体炉应根据规定进⾏检验，对检验中发现的问题及时处理。参考⽂献：

[1]《有机热载体炉安全技术监察规程》（劳部发〔1993〕356号）[2]中国电⼒⽹《有机热载体炉的危险分析及对策》www.省略/article/1096/art1096426.asp [2007-10-8]作者简介：

乔锋，男，汉族，1978年1⽉15⽇出⽣，河南省南阳市⼈，2002年7⽉于河南科技学院机电技术教育专业本科毕业，现任新疆维吾尔⾃治区昌吉回族⾃治州⽊垒哈萨克⾃治县公安消防⼤队副⼤队长，助理⼯程师。注：本⽂为⽹友上传，不代表本站观点，与本站⽴场⽆关。0

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