煤焦油加工管式炉结焦的预防与处理

[摘 要]对管式炉的基本情况、结焦的的原因及部位、结焦的预防做了简单介绍，详细介绍了蒸汽―空气烧焦操作时的准备工作、操作程序。

[关键词]管式炉 结焦 处理

中图分类号：TQ522.6 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）43-0032-01

管式炉是焦油蒸馏系统的核心设备，它能否正常运行不仅决定了焦油蒸馏系统的安全运行，而且决定了蒸馏各种产品的质量和产率。管式炉一般分为辐射室、对流室和烟囱。辐射室的炉管排列形式分为螺旋管式和立管式。炉管是管式炉的核心部件，运行条件苛刻，最容易出现的问题为炉管结焦。

1、 管式炉结焦的原因与部位

1.1 结焦原因

管式炉的一个重要工艺指标为炉管表面热强度。每平方米炉管单位表面积一小时内所吸收的热量叫炉管表面热强度。炉管表面热强度越高，在一定的热负荷下所用的炉管就越少，炉子的尺寸可减小，投资可降低，所以要尽可能地提高炉管的表面热强度。但炉管表面热强度不能无限制地提高，因为：其一炉管表面热强度增加，管壁温度也会增加，靠近管壁处的油品就会因过热裂解而结焦附在管壁上，增加了传热阻力，又使管壁温度进一步增加，结焦不断增厚，如此恶性循环，严重时可烧坏炉管。所以要根据油品性质的不同控制合适的炉管表面热强度，焦油蒸馏管式炉与工业萘蒸馏管式炉热强度选择就不一样。其二加热炉炉膛内，各部分炉管的表面热强度是不同的，因为炉管距火焰的距离不同及炉管自身面向火焰面或背向火焰面等都会造成炉管受热不均。局部的炉管表面热强度会大于全炉平均热强度，为防止局部过热，不得不降低全炉平均热强度，尽管这是不经济的。但是对于保证炉管受热均匀，提高全炉平均热强度，对延长炉管使用寿命是很重要的。

1.2 结焦部位

管式炉结焦一般发生在辐射段，主要是因为辐射段炉管的表面热强度大。正常使用情况下炉管的后三分之一距离易结焦。即使是流体断流结焦也是后半部分结焦严重。结焦分为轻度结焦和重度结焦，轻度结焦指炉管未完全堵死，流体还能通过；重度结焦指炉管完全堵死。

不管是立式炉管还是螺旋式炉管在未完全堵死的情况下，都可以利用蒸汽―空气烧焦的方法处理；对于完全堵死的炉管，立式炉管还可以用机械法清焦，螺旋式炉管基本无办法清理，只有报废。

2、 结焦的预防

2.1设计角度：加大管内油品流速，使油品以强烈的湍流状态通过炉管。强烈的湍流流动油品中的焦粒不易在炉管内表面沉积和附着，而且由于湍流流动油品在炉管内表面的摩擦和冲刷作用有利于加速炉管内表面焦粒的剥落。

2.2 原料的控制：通过炉管的原料油中的固体颗粒容易成为结焦的母体，原料油进管式炉前设置过滤器可截留大部分原料油中的焦粒，但是过滤网要经常清理或更换，否则可能造成炉管内突然间断流的现象。油品种的轻组分多易使油品在炉管内表面气化，使炉管与油品的传热阻增加，不利于传热；同时使炉管内油品流动阻力增加，流速变慢；这都使油品结焦的几率增加。

2.3 工艺管理：检查炉进料量、炉出口温度、炉膛温度、进料泵头压力、物料进出炉管压力差、燃料油温度及压力、燃料气压力的变化情况；火焰是否偏斜，有无舔燃炉管现象；炉管是否有变形，有无黑色斑点。

3、 结焦的清理

3.1 机械清焦：机械清焦只适用于立式炉管，且有局部炉管堵死现象也可以清理；一般做法是将两端弯头拆掉，用钢筋处理，主要缺陷是清理不彻底，但是对路管损伤小。

3.2 空气―蒸汽烧焦清理：此方法只适用于炉管未完全堵死，结焦清理会较为彻底，可以达到新炉管的流量，但是反复的冷、热操作对炉管的损害较大，严重时可以改变炉管材质的晶型，影响使用强度。

3.3 空气―蒸汽烧焦清理准备工作及安全措施

1）首先调配混合油（既将洗油、蒽油、酚油按一定比例混合），打入管式炉循环系统，在管式炉内循环6个小时；管式炉点火，油温控制在200℃左右。该做法主要目的是松散结焦。

2）准备好进入管式炉加热所有介质炉的管蒸汽，需要进入除焦炉管的的除焦空气、及至用于冷却除焦排放物的急冷水。

3）需要监控的温度：辐射段炉膛、对流段、烟囱、炉管表面（需临时增设3―5个点）和除焦排放管的出口（临时增设）。

4）需要监控的压力：清焦空气和清焦蒸汽。

5）需要监控的流量：燃料油或气、清焦空气和清焦蒸汽。

6）肉眼观测：除焦排放管的排放（蒸汽和排出物）、管式炉的盘管、除焦排放管（后期操作期间变红）。

7）安全措施：准备常规的个人安全设备，及耳塞、贩毒面具、灭火器和水管，并把清焦区域警戒隔开。

3.4 操作程序

1）蒸汽爆焦：加一定量的蒸汽（视炉管直径定）进入管式炉的结焦炉管，同时其他的炉管也通入蒸汽保护。要求提高蒸汽压力达到0.8Mpa，用小火加热，控制燃料流量，将炉膛温度升至500℃，主要清除挥发分；在炉膛温度达到450℃时，开始第一次爆焦，把至结焦炉管的蒸汽流量加倍保持10分钟。检查除焦排放管吹出的焦的数量；10分钟后，减少蒸汽至原来数量；增加20%燃料量，在炉膛温度达到500℃时，再加倍通入蒸汽量。如此反复加减蒸汽量和燃料量至炉膛温度650℃―700℃。在爆焦过程中声音会非常大，喷出的焦粒非常烫，要注意现场操作人员的防护。

2）空气烧焦：在爆管最后一次切入烧焦空气，逐步增加通入量，同时减少蒸汽通入量，直至蒸汽全部关闭。烧焦过程要观察炉管表面热点情况，重点观察炉管表面温度和出口温度不能超过炉管材质晶型转变的温度（最高不超过700℃），用控制蒸汽量来完成上述操作。如有条件用CO2在线监测仪检测排出口CO2的含量，来判断烧焦情况；简单的方法是用石灰水检测炉管出口排放气，用石灰水的变浑浊情况判断结焦燃烧情况。

4、 结束语

空气―蒸汽燃烧清理结焦的方法对于螺旋式炉管非常好用，但是对于立式炉管要特别注意，要控制好结焦剥落速度；如果速度太快，容易有大块剥落，下沉到下完头堵塞管，不得不拆开弯头处理，影响下一步工作。但是实践证明蒸汽―空气烧焦是处理管式炉结焦最有效的方法。

参考文献

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