1.3 有機熱載體及運動粘度

1.3.1 有機熱載體

有機熱載體作為傳熱介質，在我國起步于20世紀60年代，90年代后迅速擴展，并仍呈快速發展趨勢。與蒸汽鍋爐相比，有機熱載體鍋爐具有低壓、高溫、高效的突出優點，但有機熱載體存在毒性、易燃性、滲透性等特性，鍋爐一旦發生事故，往往造成泄漏、爆炸、火災等后果。

在日常運行中，有機熱載體也存在高溫劣化等問題，為確保鍋爐安全、節能、經濟、環保運行，國家加強了有機熱載體及鍋爐生產、使用的監管力度，相繼頒布實施了GB 23971—2009《有機熱載體》、GB 24747—2009《有機熱載體安全技術條件》、GB/T 17954—2007《工業鍋爐經濟運行》、TSG G5001—2010《鍋爐水（介）質處理監督管理規則》、TSG G0001—2012《鍋爐安全技術監察規程》等國家標準和特種設備安全技術規范，對有機熱載體的使用質量提出了明確要求，本書探討的運動粘度就是其中一項重要指標。

有機熱載體是作為傳熱介質使用的有機物質的統稱。有機熱載體根據化學組成可分為合成型有機熱載體和礦物油型有機熱載體；按其產品熱穩定性可分為L-QB、L-QC、L-QD三類GB 23971—2009《有機熱載體》。氧化安定性是指有機熱載體在高溫下接觸空氣等外來污染物而老化的程度。有機熱載體發生氧化后生成氧化降解產物和高分子縮聚產物，導致其粘度、酸值和殘炭增大，并加劇進一步的劣化進程。GB 23971—2009《有機熱載體》中規定了18項技術指標。其主要指標的意義和影響見表1-1。

表1-1 有機熱載體物理化學性質控制指標的機理及舊油檢測意義

液體的粘度分為運動粘度和動力粘度。運動粘度是液體在重力作用下流動時內摩擦力的量度；動力粘度是液體在剪切應力作用下流動時內摩擦力的量度。兩者存在以下關系：液體的運動粘度之值為相同溫度下液體的動力粘度與其密度之比。粘度反映液體的運動阻力，決定了在一定溫度下液體的流動性和泵送性，在滿足熱穩定性要求的前提下，有機熱載體應具有良好低溫流動性，GB 24747—2009《有機熱載體安全技術條件》對此作了明確要求（見表1-2）。

表1-2 有機熱載體運動粘度指標要求

過熱超溫，氧化及化學污染給有機熱載體帶來的品質變化基本上都是不可恢復的變化，由此造成的有機熱載體組分發生的是不可逆的化學反應，如圖1-6所示。

綜上所述，有機熱載體介質的過熱超溫、氧化和化學污染雖然是不可避免的，但又是可以預防的。預防的關鍵在于科學的設計系統和鍋爐，合理的選擇有機熱載體和工藝操作參數，正確地進行設備和系統操作運行，定期的檢測有機熱載體運動粘度變化和及時的解決系統中存在的缺陷問題[5]。

有機熱載體在系統中積炭，有機熱載體變質是一個復雜過程，涉及有機物聚合、裂解。大組分有機熱載體是混合物，這種變質更為復雜。在這些化學反應中，其主要反應產物路線即有機熱載體裂解脫氫示意圖如圖1-7所示。

圖1-6 有機熱載體不可逆化學反應示意圖

圖1-7 有機熱載體裂解脫氫示意圖

從以上有機熱載體裂解脫氫示意圖可以分析：順著介質的裂解脫氫，介質的相對分子質量增大很快，如一般膠質在650～900，而瀝青在800～30000。眾所周知，大分子物質在有機熱載體中是不溶的，并且會從介質中分離出來。而分離出來的物質又是黏糊的，增大運動粘度，在運行循環傳熱過程起誘導因子作用，導致進一步惡化。