Масла-теплоносії: основні характеристики і параметри.

Енергетика багатьох сучасних виробничих процесів і заснована на застосуванні для передачі тепла рідких теплоносіїв і робочих середовищ зі специфічними хімічними, теплофізичними і реологічними властивостями. У цілому ряді закритих циркуляційних рідинних систем успішно застосовують нетоксичні нафтові масла — теплоносії, відрізняються досить високою термічною стабільністю і температурою самозаймання. Нафтові масла — високотемпературні теплоносії, працездатні до 280-320°С, являють собою продукти глибокої переробки нафти, в яких завдяки технологічним особливостям процесу досягається високий вміст ароматичних вуглеводнів. Тому в позначеннях масел, як правило, включена абревіатура АМТ (ароматизоване масло-теплоносій), а потім наступна цифра вказує приблизну гранично допустиму температуру тривалого застосування. Ці масла являють собою суміш екстрактів селективного очищення нафтових дистилятів масел. Але екстракти, головною перевагою яких є дешевизна, мають істотними недоліками — поганими низькотемпературними властивостями, підвищеною корозійною агресивністю і здатністю викликати утворення різних відкладень всередині циркуляційної системи.

В останні роки в експлуатації з'явилися нові типи масел-теплоносіїв, що представляють собою звичайні нафтові дистилятні олії селективного очищення. Вони позбавлені зазначених вище недоліків.

На ринку представлені як російські, так і імпортні масла-теплоносії. Масла випускаються як нафтові, так і синтетичні, для експлуатації як в закритому (безповітряному), так і у відкритому (ванна, подвійний котел) контурі. Температурний діапазон використання різних теплоносіїв варіюється від -115º С до 410º С. При підборі теплоносія необхідно орієнтуватися на рекомендовані температурні діапазони використання, щоб вони максимально відповідали технологічних процесів виробництва. Теплоносії служать тривалий термін, якщо їх експлуатувати при нормальних умовах і температурах не вище рекомендованих для кожного теплоносія. Однак на практиці термін придатності рідини залежить від багатьох факторів: наявність/відсутність перепадів температури в системі, рівномірності нагріву різних частин системи, відсутність контакту з повітрям в камері розширення. У правильно сконструйованої і працюючій системі можна очікувати, що теплоносій прослужить кілька років.

Мета справжньої роботи — порівняльні випробування олій-теплоносіїв різного складу.

У зв'язку з цим в роботі вирішуються наступні завдання:

- аналіз роботи сучасних закритих циркуляційних систем обігріву;

- вибір методик лабораторних випробувань мастил — теплоносіїв;

- порівняльні випробування нафтового масла-теплоносія, виробленого в ТОВ «ЛЛК-Інтернешнл», масел і ряду провідних виробників.

Розглянемо застосування закритих циркуляційних систем нагріву.

 Системи, в яких використовуються масла-теплоносії:

Масляні термостати і парогенератори

В якості теплоносія в контурах термостатів використовуються різні масла. Максимальна робоча температура термостатів сягає 300°С. Термостати розроблені для забезпечення заданої температури прес-форм і каландрів і використовуються в різних промислових процесах, в тому числі при литті, в екструзії і куванні. В якості теплоносія в парогенераторах використовується спеціальне масло-теплоносій. Комбіноване використання масел в термомасляних системах парогенераторів являє собою один з простих способів отримання пари, необхідної для виробництва.

    Повітронагрівачі

 У багатьох промислових установках, де потрібно гаряче повітря, наприклад, у сушарках, надійним і ефективним вирішенням питання є використання нагрівачів з використанням олії-теплоносія. Масло циркулює в трубках, що обдуваються холодним повітрям. В результаті теплообміну виходить гаряче повітря, який потім можна з легкістю використовувати в промислових системах. Найбільший обсяг споживання олій-теплоноситлей припадає на термомасляні котли та системи їх використовують.

Термомасляні котли

Масла-теплоносії використовуються в закритих циркуляційних системах використовують. Використання олії в якості теплоносія для підведення теплової енергії в різних технологічних процесах у промисловості є більш кращим нагрівання парою, так як дозволяє отримати високі температури при низьких тисках, що здешевлює вартість основного обладнання. Внаслідок високої гнучкості таких систем багато промислові технології, розроблені в останнє десятиліття (виробництво поліефірних смол, синтетичних смол, термопластичних матеріалів і т. д.) використовують масло при температурах до 340°С. Області застосування термомасляних котлів: розігрів мазуту в нафтосховищах, отримання тепла в промисловості, хімічні реакції, сушильні установки, гаряче пресування, непряме виробництво пари.

Паливом для термомасляних котлів може бути: мазут, дизельне паливо, природний газ, пропан-бутан.

В якості палива В термомасляних котлів можуть використовуватися елементи біомаси — відходи деревообробки (тирса, стружка, тріска, кора) будь-якої вологості, деревні пелети та гранули, торф, відходи рослинництва (лушпиння гречки, макуха і лушпиння насіння соняшнику, лоза хмелю та винограду, коробочки льону, солома тощо).

   Теплоносительные установки

Термомасляні котли знаходять застосування переважно у промисловості, де вони замінюють парові котельні. Теплоносительные установки широко поширені в розвинених країнах, знаходять застосування у всіх областях енергетики. Скрізь, де потрібно рівномірний процес нагрівання при температурах до 450°С, в якості теплоносія установок замість гарячої води або пари все ширше застосовують масла. Є наступні режими: водогрійний режим для опалення і р. в. с., паровий режим для технологічних потреб, з виробленням електроенергії.

Термомасляних котельня

Термомасляних котельня чи котельня термального масла — теплогенеруюча система використовує в якості теплоносія нафтове або синтетичне масло. Термомасляних котельня дозволяє при невисокому тиску в трубопроводах (близько 6 бар) створювати робочі температури до 350 °С. Області використання термомасляних котелень: харчова промисловість (пекарні, виробництво кави, виробництво жирів та масел), паперове і картонне виробництво, деревообробка (виробництво ДСП та ДВП, сушка дерева), металопромисловість (сушіння печі і фарбування, гальванізація, видалення жирів), бетонна і будівельна промисловість (печі термічної обробки, нагрівання бетону і сумішей, сушіння цегли), пластмасова промисловість (печі термічної обробки, печі для сушіння, сушіння тунель-пресів), хімічна промисловість (нагрівання рідин, ємностей, автоклави).

Комплекси верхнього розігріву і зливу темних нафтопродуктів

Комплекси призначені для розігріву і зливу темних нафтопродуктів (мазуту), нафти, бітумів з ж/д цистерн через верхній люк. В якості теплоносія використовується спеціальне масло-теплоносій. Норми споживання олії залежать від потужності установки, обсяг розширювального бака, обігрівається площі, умов експлуатації і т. д. Нафтовий теплоносій, при правильній експлуатації системи служить до 10000 годин, синтетичний в 5 разів довше, виявлення і моніторинг термічної деструкції теплоносія (виникає при перевищенні температур використання для даного теплоносія), неважко здійснювати шляхом проведення періодичного його аналізу.

За даними дослідження цієї роботи можна зробити наступні висновки:

1. Масла-теплоносії, виготовлені на основі очищених масел, при 20°С значно перевершують масла на основі екстрактів селективної очистки теплоємності (в середньому на 20-25 %), і поступаються по теплопровідності (на 5-6 %). При роботі циркуляційних систем обігріву очищені масла-теплоносії більш переважні, оскільки мають значно меншу випаровуваність. У олії ЛУКОЙЛ ТЕРМО ОЙЛ цей показник нижче інших — 10,80 % мас при 250°С.

2. З ростом температури до 150°С у очищених масел-теплоносіїв теплоємність зростає. При цьому теплоємність масла ЛУКОЙЛ ТЕРМО ОЙЛ зростає найбільшою мірою, що пояснюється майже повною відсутністю ароматичних вуглеводнів. Теплопровідність всіх масел з ростом температури до 150°С знижується і майже порівнюється.

3. Після термічного впливу теплоємність всіх масел-теплоносіїв зростає внаслідок випаровування легких вуглеводнів.

4. По термічної стабільності і впливу на метали масло-теплоносій ЛУКОЙЛ ТЕРМО ОЙЛ перевершує як очищені масла Mobiltherm 605 і ShellHeatTransferoilS2, так і масла на основі екстрактів селективного очищення Башнефть АМТ-300 і Газпромнафта МТ-300 ом.

5. Ідентичність хімічного складу масел ЛУКОЙЛ ТЕРМО ОЙЛ, Mobiltherm 605 і ShellHeatTransferoilS2 дозволяє зробити висновок про повної взаємозамінності масел, при додаванні в систему одного мастила на інше можливо змішання цих масел в будь-яких пропорціях без істотних змін у роботі циркуляційних систем нагріву. Змішування масла ЛУКОЙЛ ТЕРМО ОЙЛ з теплоносіями на основі екстрактів селективного очищення масляних дистилятів (типу АМТ-300) шляхом додавання в систему буде покращувати роботу останньої пропорційно обсягу додавання.

6. Досвід застосування масел-теплоносіїв Mobiltherm 605 і Shell Heat Transfer oil S2 дозволяє розраховувати, що при експлуатації масла-теплоносія ЛУКОЮ ТЕРМО ОЙЛ в циркуляційних системах з температурами нагріву вище 300°С термін служби масла без заміни і поповнення системи складе не менше 5 років.