満度工学が伝える熱伝導油ボイラーの清掃方法

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　　伝熱油は有機系の熱媒体です。媒体としてアーチ交換用の他の装置システム内で液相を循環させ、熱を伝達する目的を達成することは、優れた新しい省エネ技術である。それは優れた伝熱媒体であり、高温低圧下での伝熱性能を持ち、顕著な省エネ効果がある。また、安定性が高く、伝熱性に優れ、熱効率も高い。さらに、省エネ効果も大きく（蒸気式熱力システムと比べて約30％～50％の省エネが可能）、低圧下でも高い沸点を持つため、350℃の常圧環境下での運転が可能である。安全性も高く、熱容量が大きく、運用・保守コストも低いという利点がある。廃油は再利用でき、石炭と一緒に燃焼させることもできる。伝熱油炉は、水処理の投資費用と運用コストを削減できます。 　　熱伝導油による加熱は蒸気加熱に代わり、さまざまな業界で広く普及する見込みがあり、現在では合板、石油化学、繊維、化学繊維、印刷染色、軽工業、原油輸送、食品、道路工事、建築材料などの業界で利用されている。特にガラス繊維製品業界においては、乾燥用の熱源が蒸気と電力を組み合わせた加熱方式から、熱伝導油を使用するオイルヒーターに変更され、経済的な効果が著しい。この技術がガラス繊維業界やその他の業界にも普及すれば、より高い価値を創出することにつながるだろう。本稿では、伝熱油の種類と物理化学的性質、使用時に存在する課題とその原因、そしてこれらの課題を解決する方法などについて分析し、概説する。 　　伝熱油は一般的に鉱物系と合成系の2種類に分けられる。鉱物系は石油精製から抽出された高沸点の留分に抗酸化剤を加えて作られるものである。合成型熱伝導油は、通常、いくつかの異性体や化学的に類似した物質の混合物です。断熱油の成分には、ビフェニル、ナフタレン、ジフェニルエーテルおよびそれらの低融点混合物があり、一般的な種類にはアルキルベンゼン型、アルキルナフタレン型、アルキルビフェニル型、ビフェニルとジフェニルエーテルの混合型、水素化トリフェニル型、ベンジルトルエン型、重質アルキルベンゼン型、シリコーン系、鉱物油系がある。 　　伝熱油の欠点　伝熱油は加熱過程で酸化しやすく、高温下では油の酸価が上昇し、その変化率も大きい。その運動粘度は徐々に増加し、これは断熱油の成分が高温下で熱分解や熱縮重合反応を起こすためである。熱分解反応の結果、低分子化合物が生成され、そのため粘度が低下する；そして、熱縮重合反応によって高分子生成物ができ、その粘度が上昇する。小分子化合物は少量揮発し、その結果として油の粘度が上昇し、残留炭素量も温度が上がるにつれて増加する。使用温度が300～400℃の場合、熱分解が起こりやすく、配管や装置の内壁にスラッジが堆積して熱伝達効率が低下します。また、伝導油の劣化や機能不全を促進し、炉体や配管の一部が過熱して機械的強度が損なわれ、人命の安全を危険にさらします。伝熱油による配管のスケールは、送油管路の流路面積をさまざまな程度で縮小させ、摩擦抵抗を増大させ、輸送にかかるエネルギー消費を高め、配管の送油能力を低下させます。時には、初期凝固による流れの停止といった事故を引き起こすこともあります。さらに、伝熱油がスケールや炭化物を生成すると、管壁の熱抵抗が増加し、製造プロセスでのエネルギー消費が増え、機器の寿命が短くなります。また、スケール層によって機器の内径が小さくなり、物質の流動に伴う圧力損失が増大し、収率が低下し、操業サイクルも短縮されるため、生産に深刻な影響を与えます。 　　断熱油のスケール発生原因　高温の断熱油は熱油ボイラー内で熱エネルギーを循環させる際、同時にゲル状物質が生成される。ゲル質は粘着性があり、品質の良い伝熱油はそのゲル質を油中に懸濁させることができ、循環過程でフィルターを通して一部のゲル質を除去することができる。しかし、わずかな量のガム状物質が炉管の内壁に付着すると、コークスが形成されやすくなる。また、伝熱油の循環過程で空気が混入すると、分解や重合反応が起こりやすくなり、低沸点物質や高沸点物質が生成されます。低沸点物質はタンクから大気中に排出されるが、少量の高沸点物質は熱伝達油に溶解する。熱伝達油の溶解度が過飽和状態になると、高沸点物質が管の内壁に付着し、これがコーク生成のもう一つの原因となる。また、操作温度が設計温度を超えると、自己触媒的な熱分解が起こりやすく、管内にコークが生成されます。工程用材料の漏れが断熱油システムに混入し、腐食生成物となって錆を生じさせるほか、大規模修理時に持ち込まれた不純物による汚染も、管内面のコークス化を促進する。 　　導熱油のスケールの主な成分　スケールは主にワックス質、ゲル質、チャー質、アスファルト、炭化物、炭素分、硫化鉄、酸化鉄、無機塩、有機ポリマー、触媒などで構成されている。 　　伝熱油のスケールがもたらす被害　伝熱油システム内の少量の軽質成分は排気ラインを通じて排出されるが、軽質成分が多すぎるとポンプの吐出流量が低下し、連動してボイラーが停止する。重質成分が多いと、炉管内部でのコークス化が起こり、炉管の熱伝達速度が低下する。熱油炉の熱効率が低下するとエネルギーの無駄遣いとなり、炉管の内外の温度差が大きくなる。炉管の外壁温度が600～700℃に達すると、炉管が焼き切れやすくなり、火災事故を引き起こし、設備の損傷や、最悪の場合は人命被害にもつながる。コークス化は熱油ボイラーの大敵であり、火災の原因となる。熱油ボイラーのコークス化を防ぐことは、非常に研究に値する問題である。
伝熱油の清掃における前提条件：
どのような品質の伝熱油ボイラーでも、長期間にわたって高温で使用すると品質が悪化する。この悪化の過程で生じる炭素汚れやカーボン沈着物が配管壁に付着し、以下の6つの問題を引き起こす。
1. 炭素汚れやカーボン沈着物には絶縁・断熱性能があり、スケールが発生すると温度上昇が遅くなり、作業効率に影響を与える。 　　2、管の内壁の炭素汚染が1ミリメートル増えるごとに、燃料消費量は20～30％増加する。 　　3、管壁内の炭素汚れの厚さが均一でないため、作業面の温度が不均一になり、製品品質に影響を与える。 　　4、炭素汚染やカーボンスケールが生成されると酸価が上昇し、マイクロ電池による腐食が生じ、機器の劣化や破損が加速される。 　　5、長期にわたって清掃を行わないため、配管の曲がり部に炭素沈着物やカーボン汚れが大量に堆積し、局部的な過熱とガスの滞留が生じて配管が破裂したり燃料が噴出したりして火災が発生し、ボイラーは廃棄される。 　　6、熱伝導油炉の再生と調整に役立ち、熱伝導油炉の使用期間および使用寿命を延ばします。 　　第1種　化学洗浄（伝熱油ボイラーの洗浄）では、我が国の特許技術を活用し、伝熱油加熱システムの内部構造の特性や使用される材料の多様性を考慮して、以下のような伝熱油ボイラー洗浄プロセスが採用されます：
伝熱油の排出――蒸気による洗浄――脱脂――スケール除去洗浄――すすぎ――中和・不動態化処理――再び蒸気による洗浄――点検・検収――窒素による吹き抜け――復帰・温度上昇

(1) 蒸気による洗浄では、配管内の伝熱油を排出した後、蒸気を用いて配管内部を洗浄し、表面の汚れや錆などの不純物を取り除きます。 　　(2) 脱脂　脱脂の目的は、システム内の油分を除去し、スケールを浸透させて変質させることで、スケール除去工程のための条件を整えることである。油汚れはもともと、表面に広がった油膜として存在していましたが、洗浄による優先的な濡れ作用によって徐々に収縮し油滴となり、最終的には洗い流されて表面からなくなります。 　　(3)スラッジ除去・結石除去 この工程は化学洗浄における重要なステップであり、特別に調合されたスラッジ除去・結石除去剤を用いてスケール成分と化学反応させ、水溶性の物質に変えて洗浄液によってシステム外に排出することで、スラッジや結石を除去する目的を達成する。 　　伝熱油は壁面の管で加熱されることにより焦げ付き、その焦げ塊は固く連なってしまいます。長年にわたり当社は焦げ除去の研究を重ね、次のような結論に至りました。伝熱油の焦げ除去には、複合的な効果を活用する必要があるのです。すなわち、溶解作用、吸着作用――界面活性剤が汚れや洗浄対象物（炉管）の表面に吸着し、界面や表面のさまざまな物質（機械的性質、電気的性質、化学的性質など）を変化させること、そして乳化作用――強力な界面膜を形成してエマルジョンの安定を図り、油分の粒子が固体（炉管）の表面に再び沈着しにくくすることです。さらに、洗浄助剤を加えることで洗浄効果を高めます。汚れ粒子の浮遊を促し、沈着を防ぎます。さらに温度（熱運動）や機械的力の作用により、最適な洗浄効果が得られます。 　　(4)すすぎ　すすぎとは、規定に従って調製したすすぎ液を用いてシステム内に残留する遊離イオンと結合させ、スケール除去率をさらに向上させ、不動態化処理のための基盤を整えるものである。 　　(5)中和用の中和液をシステム内に残っている洗浄液と反応させ、熱伝達油加熱システム全体のpH値を規定値に調整する。 　　(6) パッシベーション用のパッシベーション液により、清浄な金属表面に完全で密なパッシベーション保護膜が形成される。 　　(7)洗浄後の水洗いにより、すべての洗浄剤が完全に排出され、管壁の内部が清潔になる。(8)窒素によるパージは、伝熱油加熱配管内の洗浄残渣水分をできるだけ排出するために行われ、窒素または圧縮空気を用いてパージすることができる。 　　第2種　清掃工程の流れ：古い油の排出→予洗浄→本洗浄→水洗い①→水洗い②→水洗い③→新しい油の注入→脱水→通常運転
(1)古い油の排出：給熱システムを利用して伝熱油ボイラーを70～80℃まで加熱し、その熱を利用してシステム内のすべての伝熱油ボイラーから油を排出する。状況に応じて、システム内に残った油もできるだけ排出させ、排出できない場合は少量の洗剤を加えて浸透・剥離・溶解作用により油を薄めた後、システム外に排出する。 　　(2)予洗浄：専用の洗浄剤を循環液量の2％（70～80キログラム、半固形タイプは1袋、液体タイプは1.5バケツ）の割合でシステムに加える。固形物は熱水で溶かしてから投入し、液体は同時に加える。加熱システムの任意の位置（通常は高所にある油タンクからポンプで送り込む、給油と同じ方法）からシステムに清水を注入し、循環用ポンプを起動して循環させる。ヒーターを使用して水温を80℃±5℃まで上昇させ、システム内の各反応タンクにあるバルブを切り替えることで、システム内のすべての部分で循環が行われるようにする。 　　(3)洗浄：洗浄用専用薬剤を循環総量の6～8％の割合でシステムに添加する（効果を確保するため、50キログラムは残しておき、1バケツずつ袋に入れてください）。固体は熱水で溶解させた後、液体も同時に加え、（2）と同様にシステムに投入する。その後、システムに清水を満たし、循環ポンプを起動して循環させる。そして、加熱炉を用いて洗浄薬剤を90℃±5℃まで加熱する。 　　(4)水洗い：システムに清水を満たし、循環ポンプを稼働させて循環させる。加熱炉を用いて水温を90℃±5℃まで上げ、システム内の関連するバルブを切り替えることで、システム内のすべての部分がそれぞれ循環されるようにする。 　　第3種　熱油ボイラー清掃工事案　1）蒸気洗浄　配管内の伝熱油を排出し、蒸気を用いて配管内部を洗浄することで、表面の不純物や錆などの汚れを除去する。 　　2）脱脂　脱脂の目的は、システム内の油分を除去し、スケールを浸透させて変質させることで、スケール除去工程のための条件を整えることです。油汚れはもともと表面に広がった油膜として存在していたが、洗浄による優先的な濡れ作用の影響で徐々に丸まって油滴となり、最終的に洗い流されて表面から除去される。 　　3）スラッジ除去・結石除去 この工程は化学洗浄における重要なステップであり、特別に調合されたスラッジ除去・結石除去剤を用いてスケール成分と化学反応を起こさせ、水溶性の物質に変えて洗浄液によってシステム外に排出することで、スラッジや結石を除去する目的を達成する。 　　4）すすぎ すすぎとは、規定通りに調製したすすぎ液を用いてシステム内に残留する遊離イオンと結合させ、スケール除去率をさらに向上させ、不動態化処理のための基盤を築くことです。 　　5）中和用の中和液をシステム内に残っている洗浄液と反応させ、システム全体のpH値を規定値に調整する。 　　6）パッシベーション用のパッシベーション液により、清浄な金属表面に完全で密なパッシベーション保護膜が形成される。 　　7）洗浄後の水洗いにより、すべての洗浄剤が完全に排出され、管壁の内部が清潔になります。 　　8）清掃が終了した後、請負業者はまず自ら清掃の品質をチェックします。そのチェックで品質に問題がなければ、利用者と共に検査・受け入れを行い、検査に合格した場合、両者で清掃検査受け入れ報告書に署名します。 　　9）窒素によるパージは、配管内の洗浄残渣水分をできるだけ除去するために、窒素または圧縮空気を用いて行うことができる。 　　伝熱油ボイラー用の洗浄剤であり、水系の化学洗浄剤です。これは、伝熱油を使用する熱交換装置内に付着した重質な油汚れやオイルコークス、スラッジ、そして金属機械の表面に付着した油汚れを洗い流すために使用されます。高品質な界面活性剤や有機添加剤を複合して作られており、優れた浸透性、乳化性、および油分や汚れの除去能力を持っています。水に非常によく溶け、使い方も簡単です。浸漬、スプレー、循環など、さまざまな洗浄方法が可能で、安全性が高く腐食もしません。使用後はそのまま排出しても問題ありません。 　　水系化学洗浄剤の特徴：　　1、オイルコークや重油の汚れを強力に除去し、装置内の油汚れを徹底的かつきれいに洗浄し、残留物を残しません。 　　2、適用範囲が広く、金属製品の油汚れを除去できるだけでなく、非金属製品の洗浄にも使用できます。 　　3、安全性に優れており、無臭で無毒、燃えにくく、洗浄対象物を腐食させません。刺激も少なく皮膚を傷つけず、あらゆる表面に対して安全で腐食性がありません。金属表面には短期的な防錆効果があります。 　　4、操作が簡単で、常温でそのまま使用できるほか、水で薄めて使用することもできます。浸す、こする、スプレー洗浄、拭く、超音波洗浄などの用途に対応します。 　　高温度用断熱油――この油は、3段階の高圧水素化処理を施したベースオイルに機能性添加剤を加えて調合されたもので、欧米ではⅢ型合成油と定義されており、その性能はPAO合成油に匹敵します！優れた熱安定性と高い抗酸化性により、このオイルは通常の鉱物油よりも長期間使用できます！高い引火点、比較的高い燃焼点および自然発火点により、操作過程の安全性が確保されます。導熱油炉オンライン洗浄剤：停止作業不要；水は不要；洗浄時間が短い；洗浄効率98%；断熱油の寿命を1～3年延長；ユーザーによる使用実証の結果、効果は非常に理想的でした。 　　導熱油ボイラーの清掃時の注意事項　　1、スケール除去剤を水と1：10の比率で希釈し、ボイラーの給水口に注入する； 　　2、水を最高水位まで注ぎ、スケール除去剤溶液がスケールと十分に反応するよう4時間待つ； 　　3、排液口を開けて、洗浄液を排出する； 　　4、清水を注入して水が澄むまで洗い、スケール除去作業を完了する。 　　ヒント：1、0.5トンのボイラーには、スケール除去剤として10キログラムが推奨されます。2、ボイラーが2年以上清掃されていない場合は、清掃時間を延長するか、使用量を増やしてください。3、50度前後のお湯で洗うと、より効果的です。