Преимущества использования высокотемпературных теплоносителей

Роль теплоносителей в промышленности

Современное предприятие сложно представить без источника энергии. Электричество и тепло – это основные факторы, которые помогают превращать сырьё в готовый продукт. Электричество запускает электродвигатели и управляет ими с помощью датчиков.

Тепло активизирует химические реакции, способствует пластификации и модификации материалов, сварке и склеиванию, испарению жидкостей и сушке изделий, пастеризации и термообработке. Тепло применяется в производстве автомобильных шин, концентрировании соков, мыловарении, обработке продуктов питания, гранулировании кормов и деревообработке.

Технологический процесс обязательно должен включать контроль температурного режима, точности поддержания и скорости изменения параметров теплоносителя.

Традиционные теплоносители

В качестве теплоносителя чаще всего используют воду. Она применяется при температурах до 115°С и в широком диапазоне давлений. Более высокие температуры для воды в производственных процессах не часто встречаются, так как использование “перегретой воды” увеличивает риск аварий.

Водяной пар также является популярным теплоносителем для технологических процессов. Его широкий температурный диапазон и изменение давления делают его универсальным для производства.

Однако с усложнением технологических процессов и переходом к новым материалам (таким как модифицированные пластики, хрупкие ферменты, сверхчистые материалы и т.д.) теплоносители с традиционными параметрами пара уже не обеспечивают нужные условия для производства.

Использование пара в ювелирно-точных технологиях также усложнено, так как управлять его параметрами достаточно сложно: например, влажность пара практически невозможно контролировать точно. В результате могут возникать проблемы, связанные с браком из-за ограничений в работе парового оборудования.

Кроме того, паровые системы довольно громоздкие, дорогие в обслуживании и не всегда эффективные с точки зрения КПД и возможности потерь. Они требуют существенного внимания сотрудников и заведомо подвергаются повышенным требованиям со стороны государственного надзора.

Это обстоятельство может серьёзно усложнить запуск новых производств и удвоить капитальные затраты из-за необходимости дорогостоящего проектирования и дополнительных согласований с государственными органами.

Менее распространённые теплоносители включают малокипящие спирты, парафины и масла, использование которых в нашей стране в прошлом было ограничено как отсутствием стандартов, так и дефицитом самого теплоносителя.

Высокотемпературные органические теплоносители

В Европе и Америке давно и активно применяют Высокотемпературный Органический Теплоноситель (ВОТ) на основе минеральных и синтетических масел. ВОТ по своим физическим свойствам напоминает воду, однако может использоваться при температурах до 340°С и подает широкие диапазоны давлений.

Объёмная температура масла более стабильный и контролируемый параметр, чем давление и температура водяного пара. Применение ВОТ решает задачи по точному и надёжному достижению необходимых температурных режимов в техпроцессах.

Масло, нагретое до +250°С, представляет аварийную опасность, однако эта опасность не сравнима с рисками, связанными с паром той же температуры.

Установки с маслами-теплоносителями, которые работают ниже температуры кипения, классифицируются в Европе как умеренно опасные согласно нормативным документам.

В России Ростехнадзор не имеет единого мнения по этому вопросу, так как использование масел в качестве теплоносителей не получил широкого распространения.

Правила Устройства и Безопасной Эксплуатации (10-574-03, раздел 11) относят установки на ВОТ с докипящими температурами к объектам, неподнадзорным Ростехнадзору.

Общие условия применения масел-теплоносителей

Независимо от выбора конкретного типа масла-теплоносителя, существуют общие условия его применения, которые стоит учитывать.

• При низких температурах (до +100-120 °С) масло имеет высокую вязкость, что усложняет его прокачку в системах с циркуляцией и приводит к большому расходу электроэнергии на насосах. Важно не допускать снижения температуры масла ниже этих значений, иначе может произойти сбой в работе циркуляционных систем, подключенных к единой тепловой сети.
• В случае остановки теплоснабжения масло может замерзнуть, поэтому необходимо внимательно оценивать минимальные температуры окружающей среды и регулярно проверять изоляцию трубопроводов. Помутнение и замерзание масла не приводят к необратимым последствиям — его свойства восстанавливаются при прогреве. Однако запуск циркуляции в замороженной системе может стать сложной задачей.
• В процессе работы масло проходит цикл нагрева и охлаждения, что неизбежно приводит к ухудшению его характеристик. В установках могут присутствовать зоны с повышенной температурой, где происходит “пристеночное кипение масла”, что приводит к его пригоранию и образованию отложений. Загрязнённое масло снижает КПД и может вызывать аварийные ситуации.
• Для работы установки важно использовать один тип масла, а при его доливе обязательно проверять совместимость с другими теплоносителями. При полной замене масла нужно проанализировать совместимость старого и нового – полностью слить масло невозможно, так как в системе остаётся пленка старого продукта.
• Не стоит проводить слив или другие работы с маслом до его остывания, так как нагретые масла окисляются при контакте с воздухом и теряют свойства. При температурах свыше 310°С возможно самовозгорание масла. Также важно контролировать работоспособность расширительной емкости: при остановке процесса и остывании объём масла уменьшается, создавая разрежение в трубопроводах, что может привести к попаданию воздуха в систему. При повторении такой ситуации масло быстро окисляется и теряет свои свойства.

Масло-теплоноситель Texaco Texatherm HT 22

В закрытых системах косвенного теплообмена успешно используется масло-теплоноситель Texaco Texatherm HT 22.

Texaco Texatherm HT 22 обладает отличными вязкостными характеристиками при низких температурах (даже до отрицательных значений). Если установка требует работы при низких температурах, экономия электроэнергии на циркуляции этого масла может быть значительной.

Texatherm HT 22 имеет низкую температуру замерзания (до -50 °С) и помутнения (-13 °С), что значительно лучше, чем у аналогичных масел с температурой применения не ниже -7-8 °С. Это позволяет запускать установки даже при отрицательной температуре окружающей среды.

Благодаря синтетической основе, масло Texaco Texatherm HT 22 демонстрирует высокую окислительную и термическую стабильность. Степень разрушения этого масла меньше, чем у обычных минеральных.

Масло Texatherm HT 22 также обладает хорошими моющими свойствами, очищая систему от отложений. Оно практически не имеет запаха и не содержит токсичных компонентов, что важно при периодической чистке фильтров и промывке оборудования. Масло легко фильтруется и центрифугируется, сохраняя свои характеристики.

Свежее масло Texaco Texatherm HT 22 совместимо с большинством органических масел-теплоносителей, однако предварительное лабораторное исследование совместимости рекомендуется.

Несмотря на высокую окислительную стабильность, Texatherm HT 22 не рекомендуется для сильного нагрева в присутствии атмосферного кислорода; стабильность характеристик масла гарантируется при температурах не выше 107°С. Для надежной работы системы необходимо обеспечить связь всех её элементов с расширительными сосудами и поддерживать минимально необходимый уровень масла.

Точные расчёты, соблюдение инструкций, выбор качественных теплоносителей и квалифицированный надзор гарантируют безопасную и бесперебойную работу предприятия.