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| 有机热载体加热炉(热媒炉)的干冰清洗实例…… |
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有机热载体加热炉(热媒炉)使用背景介绍2001年，天津石化公司化纤厂把从日本帝人引进的以对苯二甲酸二甲酷(DMT)和乙二醇(EU)为原料连续生产纤维级聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)熔体的生产装置改造为以对苯二甲酸(PTA)和EU为原料的直接酯化生产装置，生产能力为200t/d。
PTA通过氮气输送系统送至日料仓，经过计量与EU按工艺要求配比进入浆料槽，调制成浆料。浆料由浆料泵输送到第1酯化反应器进行酯化反应，反应生成的水和EU由第1工艺塔进行处理;生成的酯化物经输送泵送至各系列的第2酯化反应器继续进行酷化反应，酯化率达到97%后送至缩聚釜进行缩聚反应，反应生成的水和部分EU汇合进入第2工艺塔进行分离。缩聚反应需要的真空由液环泵和EU蒸气喷射提供。整套装置运行所需热量由有机热载体加热炉(热媒炉)提供。工厂使用的2台热媒炉由中国航天科技集团公司第十一研究所制造。
1、热媒炉的运行
1.1热媒炉的结构
热媒炉的结构形式为立式圆筒形，直径为3350mm,高度为9681mm;炉体支撑为立柱式支撑，炉体总高14m。螺旋盘管受热面采用6头并联3层串联的结构。炉体全密封正压操作。
1.2热媒炉工艺条件
有机热载体(热媒)为氢化三联苯，体积流量为420m3/h。出炉温度为320℃;燃料为渣油，用量取决于生产负荷，平均每tPET熔体消耗130 kg渣油。
热媒炉的工艺流程见图1
1.3热媒炉的热效率
渣油燃烧产生的热量大部分被热媒吸收以提高热媒温度，热媒把热量送到各需要热量的部位。热媒升温所用的热量与渣油燃烧产生的总热量之比就是热媒炉的热效率。按国家标准规定，热效率要不低于80%，当然越高越好。热损失主要是排烟热损失，占热损失的90%左右，而散热损失，燃烧不完全的热损失和其他热损失加在一起也只有10%左右。因此，可以说排烟热损失是影响热效率的主要因素。
排烟带走的热量可按式1简化计算，
Q=VC(t-t0) (1)
式中:Q为排烟带走的热量,V为排烟质量流量;C为比热容；t为排烟温度；t0为环境温度。式中V、C、t0都可以看作不变，实际上C是随温度变化的量，但变化量不大。所以排烟温度t是影响排烟热量损失Q的惟一的量，排烟温度愈高，热量损失愈大。排烟温度升高是加热盘管上灰垢积累造成的。有的资料报道，1 mm厚的灰垢可使烟气温度升高40～50℃。不同的燃烧产生的灰垢组成也不尽相同，工厂用渣油为燃料，产生的灰垢黏实，传热阻力大。为减少排烟热损失，提高热效率，必须对盘管的灰垢进行清洗。正常运行2a清洗1次。
工厂使用的此型号热媒炉，设计热效率为88%，实际运行时热效率为85%左右。2004年5月进行了干冰清洗，清洗前排烟温度达445～451℃ ,450℃报警器就响了。按参考文献的经验，灰垢厚度可达2mm了，此时热媒炉螺旋盘管上的灰垢厚度为1.5mm左右。热效率肯定己低于正常运行的要求。经干冰清洗后，螺旋盘可以见到本色，排烟温度为360℃，热效率大大提高，恢复了正常。
2、干冰清洗技术详解
2.1干冰清洗工作原理
干冰是二氧化碳的固态存在形式，但这种存在形式只有在不高于-78℃时才能实现，在常温常压下，干冰不经液态而升华为气态的二氧化碳，二氧化碳无毒无污染，属于绿色环保型国家推荐清洗方式，正是这样一系列优势使干冰在工业清洗领域得到广泛的应用。
以突驰干冰清洗机使用为例，先使用突驰干冰制造机（干冰造粒机、干冰制粒机）制备直径约3mm左右的干冰颗粒，干冰颗粒可以购置干冰制造机现场制作，也可购买方式。然后将干冰颗粒装入突驰干冰清洗机（干冰喷射清洗机、干冰喷射器、洗模机、模具清洗机），在压缩空气的驱动下，高速冲击待清洗的灰垢表面。由于干冰颗粒的温度低于-78℃，受冲击的灰垢被迅速冷冻至脆化及爆裂，由于不同物体之间相异的膨胀系数，导致灰垢从清洗表面剥离，干冰颗粒与灰垢表面间发生的热交换时干冰迅速升华变为气体二氧化碳，千分之几秒内干冰体积膨胀800倍，在冲击点造成了“微型爆炸”。这“微型爆炸”发生在爆裂的灰垢内部，干冰升华的同时灰垢脱离管壁被清除掉。
与其他喷射介质(钢砂、塑砂等)不同，干冰硬度低，不会伤害基体表面。因为干冰温度极低，这样的低温使干冰具有独特的热力学性能，从而影响灰垢的机械性能。由于干冰颗粒与清洗表面见温度差，就发生热冲击现象。灰垢在干冰颗粒的冲击下破碎。
2.2干冰清洗操作
干冰的喷射系统需要的压力高于0.6 MPa，压缩空气的体积流量为2.5 m3/min左右，干冰通过机械力一式输入压缩空气管道，在管道中干冰与压缩空气混合、加速，然后由喷嘴喷出，冲击灰垢。喷射速度是超声速的，马赫值控制在2.4左右。
2.3干冰清洗的效果
清洗前管壁上的灰垢厚度为1.5mm左右，排烟温度为445～451℃清洗后热媒管的本色显现出来，排烟温度为360℃。与清洗前相比，排烟温度降低了90℃，排烟热损失减少了25%左右，热媒炉的热效率提高了5%左右。
干冰清洗热媒炉对炉体和加热螺旋盘管没有损伤，因为干冰颗粒与砂粒等清洗介质不同，它不具有磨损性，与采用有磨损性介质相比较，用干冰清洗可延长热媒炉的使用寿命。
干冰清洗极大地减轻了清洗工人的劳动强度，现在的加热炉盘旋管是3层，问距只有五六十mm,手很难伸进去，靠手工清理总是有清理不到的地方，清理不彻底，加热管就不能充分发挥作用，热效率也不能充分提高。有机热载体加热炉(热媒炉)使用干冰清洗技术，可以不留死角，清理十净彻底，热效率得以显著提高，因为干冰清洗不但是目前工业清洗、模具清洗、铸造模具清洗、橡胶轮胎行业清洗、印刷业清洗、电力行业清洗等传统难于清洗行业首选的清洗方式，也是目前石化行业尤其是有机热载体加热炉(热媒炉)推荐清洗方式。 |
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