国内有机热载体炉积炭层厚度检测方法及安全应用研究

1）有机热载体有合成型和矿物型两种，有机热载体的选择应根据有机热载体介质特殊的物理化学性质。合成型与矿物型相比较，具有热稳定性好、使用温度高、寿命长及可再生等特点，所以一般选择合成型有机热载体。有机热载体必须根据其物理化学性质来选择，一般选择沸腾范围较窄、水分较少、黏度较低、密度和比热容及热稳定性和氧化安定性较高的。重点介绍了有机热载体过热超温、氧化变质和化学污染三种常见变质的现象、原因、结果和危害，并深入阐述了有机热载体炉积炭形成的综合原因。

2）有机热载体炉和选择的有机热载体介质必须匹配，有机热载体炉出口温度至少应比有机热载体允许使用温度低30～40℃；其次，有机热载体炉运行须进行冷油循环，并严格按升温曲线进行煮油。因发生积炭火灾的一般都为液相炉，故重点阐述了泄漏事故、爆炸事故、爆沸事故三种液相炉常见事故的原因、事故处理及预防措施。

3）统计分析了国内有机热载体炉火灾事故原因及与积炭检测技术相关的研究成果，指出引发火灾的关键原因是积炭，并提出了一种基于水平剪切导波的积炭层厚度检测方法，阐述了其检测原理。根据其检测原理搭建了整套检测系统，并进行了初步研究和论证，即当检测频率为1.122MHz时，L（0，2）模态的群速度在积炭层厚度为0～2.3mm时具有较好的单调递减特性；当检测频率为260kHz时，L（0，2）模态的群速度在积炭层厚度为2.3～3.5mm时具有较好的单调递减特性；高低2个频率可以在积炭层厚度检测中互补。

4）炉管超声导波信号处理采用时频分析，可以用能量分布来描述超声导波的频散和多模态特性，并对比群速度频散曲线，结合两者可以初步判断炉管中的主要导波模态为L（0，2）。通过包络线时域差法与差值法两种方法证实了实验群速度与理论计算群速度具有较好的一致性，其中差值法由于可以减少传感器存在响应时间而具有更高的精度，且可作为以后求解群速度的方法。

5）信号为5周期，频率为500kHz，峰峰值为200mV，激励出的L（0，2）模态波的群速度检测盲区为探头布置间距小于350mm，有机热载体炉管中积炭层超声导波检测探头布置最佳检测距离为40cm。从信号的信噪比、时域和频域特征验证了检测的最佳周期为5周期；用环氧树脂添加碳氢化合物和模拟积炭层，并成功激励出了L（0，2）模态。当探头间距40cm，检测周期取5周期时，用试验论证了L（0，2）模态在积炭管中的群速度较空管中的群速度减小7.65%，进一步论证了可用空管和积炭管群速度的变化关系来检测有机热载体炉管道中的积炭层。

6）运用FLUENT仿真软件，分析受热面管内有机热载体最低流速、有机热载体积炭厚度、有机热载体温度、有机热载体压力与有机热载体积炭层厚度及这些方面与有机热载体炉泄漏事故的关系。此项研究工作特别是对有机热载体炉定期检验中对积炭层厚度及流速的控制等相关标准的制定、安全监管和使用维护提供理论基础和数据支撑。(www.xing528.com)

7）提出了有机热载体炉运行风险的人-机-环境系统评价模型，并将模型应用到某台有机热载体炉运行中，得到整体系统的综合评估值处于低度和中度风险，因此，应该对整个有机热载体炉系统进行监测。各子系统的风险也是位于低度和中度风险之间，由大到小依次为人、环境和机，进一步表明有机热载体炉运行中人和环境管理的影响因素很大。而人-机-环境系统的各指标层风险各不一样：人主要是人员操作有机热载体炉的技术素质和敬业精神；机偏重于考虑法兰、阀门等系统的密封情况；环境方面重点是做好有机热载体介质检测、锅炉房系统布置和自动化控制界面的人性化设计。

8）从有机热载体炉安全事故鱼刺图及有机热载体炉安全事故结构分析图分析，应分别从人、机、环境三个方面预防有机热载体炉安全事故，其中人的因素主要是司炉工的责任心，机的因素主要是系统密封性能，环境的因素主要是有机热载体介质的化验。

9）由有机热载体炉火灾事故模糊事故树分析和事件树分析可知，导热油的泄漏和自燃性的结构重要度、概率重要度和危险重要度都很大。这意味着防止导热油泄漏和进行有机热载体介质化验是非常重要的，检测锅炉房有机热载体介质的泄漏以及有机热载体炉系统管道法兰的密封在防止火灾事故中占据着十分重要的地位。另外，加强有机热载体炉系统区域安全管理，严禁吸烟和动用明火，防止金属撞击、产生静电火花及罐区内电气设备符合防火防爆要求等，也是防止燃爆事故发生的必要条件。

10）对国内外的特种设备安全法规（特别是有机热载体炉的安全法规标准）进行了比较，提出现有的有机热载体炉安全规范设置不合理而且重复交叉较多，必须重新整合、分类独立管理、独自成一套体系，司炉工资质取证也需根据介质进行分类，这样才能进一步减少有机热载体炉泄漏事故的发生。