導熱油系統設計應合理正確,并嚴格按照設計要求安裝和使用導熱油系統。經過一段時間的運行,在高溫條件下工作的導熱油不可避免地發生一系列物理、化學變化。即使是品質很好的導熱油,它的主要技術指標殘炭、酸值、閃點和運動黏度會隨著使用時間的延長都會發生變化,比如導熱油殘炭值會不斷增加。經驗告訴我們,開始1~2年,殘炭值的增加幅度非常小,即殘炭曲線一階導數小于1。通常在2年后殘炭值增加幅度會不斷上升。在此期間,加熱爐爐管里也在發生漸變,盡管我們規定導熱油流速應該大于1.5~2m/s,即便如此,爐管中傳熱內表面仍存在油膜層,僅僅比流速小的導熱油油膜層薄一些而已,油膜直接接觸爐管金屬表面,其溫度要比導熱油主流溫度高出許多。同所有有機高分子化合物一樣,導熱油在爐管金屬表面受到高溫“烘烤”后,其分子鏈都會發生斷裂或聚合,導致殘炭不斷增加,殘炭附著爐管壁面成為結焦。一旦產生結焦層,情況就會急劇惡化,其原因在于結焦層導熱系數要比金屬小得多,熱阻大。一方面,系統要保持原有傳熱強度,不得不提高爐內溫度,爐管壁溫度也在不斷上升,爐管壁面溫度上升,加劇油膜炭化速度,這樣會使結焦層厚度增加,反過來使系統加熱爐爐溫進一步上升,惡性循環的結果是爐管壁厚減薄甚至“燒穿”,這時系統就會發生故障。應該指出,上述我們僅對系統必然產生故障的趨勢作一個分析。對一般系統而言只要操作得當,導熱油系統的負荷不是太重,爐管結焦的過程是比較長的,有的系統經過5年運行,爐管結焦層還不到1mm。
管式熱載體爐經過幾年運行,爐管內壁總要生成結焦層,結焦層厚度通常取決于熱載體爐運行情況、所使用導熱油理化性質和質量、導熱油在爐管內流速等等。一旦爐管內壁結焦嚴重就會導致爐管系統阻力增加,出力下降,排煙溫度升高,熱載體爐熱效率下降,甚至發生爐管堵塞、滲漏、燃燒起火等事故。熱載體爐爐管是否結焦,爐管結焦程度又如何估計,這是從事熱載體爐設計、制造和使用單位一直關注的問題。