لا يعتمد أداء نظام الزيت الحراري على جسم الغلاية فقط. التركيب الكيميائي للزيت الحراري، ودرجة حرارة التشغيل، ومعدل تدفق المضخة، وخزان التمدد، واتصال النظام بالهواء؛ فهو يؤثر بشكل مباشر على الكفاءة وفترة الصيانة والسلامة.
قد يؤدي الاختيار الخاطئ للزيت أو التشغيل بمعدل تدفق منخفض إلى ارتفاع درجة حرارة الزيت وانهياره على سطح أنبوب الغلاية. ولهذا السبب فإن “الزيت ذو درجة الحرارة القصوى المرتفعة” وحده ليس معيار الاختيار الصحيح.
ما هي درجة الحرارة التي يجب مراعاتها عند اختيار الزيت الحراري؟
يجب التمييز بين ثلاث درجات حرارة:
- متوسط درجة حرارة السائل: هي درجة حرارة الزيت المقاسة في النظام.
- درجة الحرارة القصوى للدفعة: هي حد التشغيل المستمر المسموح به للزيت في التدفق الرئيسي.
- درجة حرارة الفيلم: هي درجة حرارة الطبقة الرقيقة من الزيت الملامسة لسطح التسخين وقد تكون أعلى من التدفق الرئيسي.
يؤدي تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة الفيلم إلى تسريع عملية التكسير الحراري. ولذلك يجب تقييم تصميم الغلاية وتدفق الحرارة وتدفق الزيت معًا.
الفرق بين الزيت الحراري المعدني والصناعي
يمكن للزيوت ذات الأساس المعدني أن تقدم حلولاً اقتصادية في العديد من تطبيقات درجات الحرارة المتوسطة والعالية. يمكن أن توفر السوائل الاصطناعية نطاقًا أوسع من درجات الحرارة أو خصائص خاصة لدرجات الحرارة المنخفضة؛ لكن التكلفة وتوافق الختم وشروط التخلص مختلفة.
عند الاختيار، يجب فحص ورقة البيانات الفنية الخاصة بالشركة المصنعة، وورقة بيانات السلامة، ودرجات الحرارة القصوى للفيلم/المكدس، ومنحنى اللزوجة، ونقطة الوميض، والتوافق مع مواد النظام. لا يجوز خلط الزيوت ذات الكيماويات المختلفة إلا بموافقة الشركة المصنعة.
لماذا يتحلل الزيت الحراري؟
التكسير الحراري
يمكن أن تتحلل الدهون إلى جزيئات أصغر عند درجات حرارة السطح القصوى، حتى في غياب الأكسجين. المكونات ذات نقطة الغليان المنخفضة قد تزيد من الميل إلى التبخر والتجويف؛ يمكن للمكونات الثقيلة أن تشكل الكربون والرواسب.
الأكسدة
يتأكسد الزيت الحراري عند ملامسته للهواء. قد تزيد الحموضة واللزوجة وقد تتشكل الحمأة. وتؤثر درجة الحرارة وملامسة الهواء لخزان التمدد على هذه العملية.
التلوث
قد يدخل الماء أو سوائل المعالجة أو مواد التنظيف الكيميائية أو بقايا التجميع إلى النظام. يمكن أن يسبب الماء في درجات حرارة عالية تبخرًا مفاجئًا وتقلبًا في الضغط ومشاكل في المضخة.
كيف يمكن مراقبة عمر الزيت؟
السنة التقويمية وحدها لا تكفي. ويجب أخذ العينة بالطريقة المناسبة من نقطة تمثيلية وآمنة أثناء تشغيل النظام. حسب التطبيق في المختبر:
- اللزوجة،
- الرقم الحمضي
- نقطة الوميض،
- مكونات منخفضة وعالية الغليان
- بقايا الكربون
- كمية من الماء
- مادة غير قابلة للذوبان
يمكن فحصها. ولا ينبغي تقييم النتيجة كمقياس منفرد، بل كإتجاه مع التحليلات السابقة.
مهمة خزان التمدد
عندما يسخن الزيت يزداد حجمه. يغطي خزان التمدد هذا التغير في الحجم، ويساعد على الارتفاع الثابت المطلوب في شفط المضخة ويضمن فصل الغازات. يجب حساب الحجم وارتفاع التوصيل والحد الأدنى/الحد الأقصى لمستوى الخزان وفقًا لحجم الزيت الإجمالي للنظام ونطاق درجة الحرارة.
قد يؤدي التسخين غير الضروري للخزان عن طريق دوران الزيت في خط التمدد إلى تسريع عملية الأكسدة. في الأنظمة التي يتم فيها استخدام غطاء غاز خامل، يتم تصميم معدات التحكم في الضغط والسلامة بشكل منفصل.
مضخة الدورة الدموية والحد الأدنى من التدفق
يعد دوران الزيت بسرعة كافية في غلاية الزيت الحراري أمرًا ضروريًا لتبريد سطح التسخين. إذا انخفض معدل التدفق، قد تزيد درجة حرارة الفيلم بسرعة. يجب أن تؤخذ في الاعتبار لزوجة الزيت الحراري، وفقدان ضغط النظام، وظروف NPSH، والختم والتكرار عند اختيار المضخة.
لا ينبغي أن يكون مفتاح التدفق مجرد مؤشر؛ ويجب أن تكون متصلة بسلسلة الأمان التي توقف الموقد بشكل آمن تحت الحد الأدنى لمعدل التدفق. عندما تتوقف المضخة، يجب قطع الوقود وإدارة الحرارة المتبقية في الغلاية.
الملء والتشغيل الأولي
قد تحتوي التركيبات الجديدة على خبث اللحام والرطوبة وبقايا التنظيف. يجب تنظيف النظام وتجفيفه باستخدام الطريقة المناسبة. يجب تعبئة الزيت بشكل محكم من النقطة المنخفضة، ويجب تفريغ الهواء، ويجب أن تتم عملية التسخين الأولى تدريجياً.
إذا كان هناك احتمال لوجود الماء في النظام، يتم تطبيق إجراء إزالة آمن عن طريق زيادة درجة الحرارة ببطء. قد يؤدي التسخين السريع إلى تبخر مفاجئ للمياه وارتفاع الضغط والفيضان من خزان التمدد.
التسرب والسلامة من الحرائق
حتى لو كانت نقطة وميض الزيت الحراري عالية، فإن رذاذ الزيت الناعم المرشوش على السطح الساخن يمكن أن يشتعل. يجب فحص الفلنجات والصمامات وأختام المضخة والوصلات المرنة بانتظام. قد يتراكم الزيت الممتص في المادة العازلة بشكل غير مرئي ويؤدي إلى اشتعال النيران.
الاحتياطات الأساسية:
- العزل المناسب وفرص مراقبة التسرب على الأسطح الساخنة،
- تصريف آمن حول المضخة والشفة
- إبعاد تسربات الزيت عن الأسطح المحترقة والمداخن الساخنة
- أقفال أمان التدفق ودرجة الحرارة والمستوى،
- جهاز التوقف في حالات الطوارئ وقطع الوقود،
- نظام الكشف والإطفاء المناسب لمخاطر المنشأة
- عامل مُدرب وإجراءات طوارئ مكتوبة.
كيف يجب التعامل مع النظام أثناء تغيير الزيت؟
إن إضافة زيت جديد لا يحل دائمًا مشاكل الزيت الفاسد. قد تكون هناك حاجة إلى تنظيف النظام في حالة وجود منتجات تحلل ثقيلة ورواسب. ويجب على منتج الزيت ومصنع الغلايات وفريق الصيانة الخبير اتخاذ القرار بشأن الترشيح أو التجديد الجزئي أو التنظيف أو الاستبدال الكامل وفقًا لنتائج التحليل.
يجب إدارة نفايات الزيوت الحرارية من خلال القنوات المرخصة وفقًا للتشريعات البيئية المعمول بها.
الأسئلة الشائعة
كم سنة يستغرق استبدال الزيت الحراري؟
ليس هناك مدة محددة. تختلف درجة حرارة التشغيل والاتصال بالهواء وظروف التشغيل والصيانة؛ وينبغي اتخاذ التحليل المختبري ومراقبة الاتجاه كأساس.
هل يمكن خلط ماركات مختلفة من الزيوت الحرارية؟
لا ينبغي خلطه دون التحقق من توافقه الكيميائي. قد يؤثر الخليط على اللزوجة والأداء وكذلك على شروط الضمان.
كيف تقلل من خطر نشوب حريق في غلاية الزيت الحراري؟
ينبغي تطبيق التحكم الصحيح في التدفق ودرجة الحرارة، ومنع التسربات، وإدارة العزل، والقطع الآمن للوقود، ونظام الحريق المناسب معًا.
لماذا يفيض خزان التمدد؟
قد يكون السبب هو مستوى التعبئة غير الصحيح، أو دخول الماء إلى النظام، أو جيوب الغاز/الهواء، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو حجم الخزان غير الصحيح. يجب إيقاف النظام بشكل آمن وإجراء فحص الخبراء.
الموارد الفنية
- أوراق البيانات الفنية وبيانات السلامة الخاصة بمصنعي السوائل الحرارية ذات الصلة.
- التصميم والسلامة المهنية والتشريعات البيئية المطبقة على أنظمة الزيت الحراري.