时间：2022-10-23 08:36:59
【摘要】燃料油加热炉在正常生产过程中，结焦是经常发生的事故之一，结焦会破坏正常的燃烧工况，减少加热炉出力，降低了炉的热效率，甚至造成爆管事故及火灾。本文主要介绍结焦发生的原理和如何进行防范。
【关键词】燃料油 析炭 结焦 雾化
燃料油作为炼油工艺过程中的最后一种产品，产品质量控制有着较强的特殊性，最终燃料油产品形成受到原油品种、加工工艺、加工深度等许多因素的制约。根据不同的标准，燃料油可以进行以下分类：
（1）根据出厂时是否形成商品，燃料油可以分为商品燃料油和自用燃料油。商品燃料油指在出厂环节形成商品的燃料油；自用燃料油指用于炼厂生产的原料或燃料而未在出厂环节形成商品的燃料油。
（2）根据加工工艺流程，燃料油亦叫做重油，可以分为常压重油、减压重油、催化重油和混合重油。常压重油指炼厂催化、裂化装置分馏出的重油（俗称油浆）；混合重油一般指减压重油和催化重油的混合，包括渣油、催化油浆和部分沥青的混合。炉用残渣燃料油主要作为各种大中型锅炉和工业用炉的燃料油。
加热炉所使用的燃料有瓦斯、天然气，液化石油气、燃料油等。加热炉主要有管式加热炉、转筒式加热炉二种类型。在炼油、石化企业中主要应用管式加热炉来处理物料，用燃料油做为燃料。我们来分析下管式加热炉的结构组成：
燃烧器是管式加热炉中的重要部件之一，是实现燃料燃烧的工具。一个运行工况较好的加热炉必须配合理想的燃烧器，否则，就不能发挥加热炉的效能。一个完整的燃烧器一般包括燃料喷嘴、配风器和燃烧道三个部分。
配风器的作用是使燃料空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状，特别是在烧燃料油的情况下，为了保证重质燃料油燃烧良好，除了使之雾化良好外，还必须有良好的配风器，使空气和重质燃料油迅速、完善地混合。尤其是在火焰根部必须保证有足够的空气供应，以避免燃料油受热时因缺氧而裂解，产生黑烟。
燃烧道也称火道，其作用：一是燃烧道耐火材料蓄积的热量为火焰根部提供了热源，加速了燃料油的蒸发和着火，有助于形成稳定的燃烧；二是燃烧道能约束空气，使其与燃料混合而不致散溢；三是燃烧道与配风器一起使气流形成理想的流型。
1 燃油加热炉结焦的危害
在燃烧器连续使用时，残炭一般不会造成什么坏影响，但当使用蒸汽雾化或常因熄火而停运时，残炭往往易在燃烧器喷口积炭结焦，造成雾化不良，影响燃烧，严重时还会造成火焰偏斜、火焰脉动、“喘气”、淌油和火道砖积碳。值得指出的是，我们的实习厂使用的减压渣油的自燃点只有230～240℃。使用的燃烧空气的温度在200～250℃之间，如果结焦造成燃烧器积油，积油流入风道容易造成风道着火，甚至造成风道烧坏的事故。同时管内结焦，使系统流体阻力增加，导致物料压力增高。管式加热炉的回弯头由于它的特殊性极易发生泄漏。炉管内壁结焦，严重者可造成炉管局部烧穿，导致物料泄漏起火和发生爆炸的可能。
2 燃油加热炉结焦的原理
燃料油经过雾化后喷射进燃烧道和炉膛，一方面受到炉膛和燃烧道的辐射热对油滴的加热，另一主要方面是受高温气体的对流加热。在油滴离开喷嘴一定距离后，当燃料与空气比例适当并达到着火温度时，就开始燃烧。
在雾化炬的内部区域，呈雾气状态的烃受到加热也会发生氧化和热裂解。一般在200～300℃时开始氧化过程，在400℃或更高温度下，如果缺乏足够的氧则会在雾化炬中出现热裂解而生成炭黑。在温度超过500℃时主要经过芳烃的中间阶段而析炭。当温度达到900～1100℃以上时，主要是经过乙烯的中间阶段而析炭。不同种类的烃的裂解和析炭速度是不一样的。一般C/H比越大，析炭越严重，环烃比链烃析炭严重，不饱和烃比饱和好析炭严重。3 影响结焦因素
（1）原料油性质：对延迟焦化装置影响比较大的是原料的残炭、硫含量高、金属及其盐含量等，这些是直接导致焦化炉炉管结焦根本因素。
（2）加热炉出口温度：炉出口温度它直接影响反应的深度，受加热炉炉管结焦状况的制约。但是温度过高，生成的焦炭硬度增加，给除焦带来困难，致使炉管等结焦。加热炉是以双支路进料的，所以支路温度偏差（即炉膛偏火）也是炉管结焦的主要因素之一。关于炉膛偏火，由于我们的加热炉是单调节阀控制燃气流量的，所以难以控制，易于造成炉膛偏火。
（3）焦化炉注水量的大小直接影响到炉管的结焦，注水量小时，会加速炉管的结焦，所以我们一定要保证适当的注水量。
3 防范措施
燃料油的气化温度比其着火温度低的多，在燃烧前要先行气化，但不需要燃料油全部气化后才开始燃烧。一般燃料油先从表面开始蒸发，蒸发后的油蒸气和空气中的氧互相扩散，油蒸气遇到氧后燃烧，因此蒸发、扩散与燃烧3个过程是同时进行的。但是油蒸气和氧之间的扩散速度远小于燃烧的化学反应速度，所以决定燃烧过程快慢的是扩散的速度，这种燃烧属于“扩散燃烧”。
为了强化燃烧我们采取了以下措施：
（1）保证燃料油系统运行稳定，回流比控制在3：1；燃料油喷嘴选用高效、节能环保型，保证雾化良好、雾化炬分布均匀，控制Ws在0.3左右。
（2）根据燃烧情况调节配风器的一次、二次风门，使空气与油滴迅速混合。尽量提高鼓风机出口的风压从而增加空气的功能，保证供给火炬根部足够的空气，防止油在高温下因缺氧而裂解。
（3）采了圆盘形稳燃器，使高温烟气产生回流，并和火炬根部接触，以加热油雾化炬，直到着火，使油和空气的混合发生在高温区以保证着火。
（4）通过燃料油预热器对燃料油进行预热，保证预热温度在130℃左右；利用燃烧空气预热器对燃烧空气进行预热。保证燃料油更好地雾化和蒸发。
（5）我们实习厂燃料油中的机械杂质含量为0.1%～2%。机械杂质易造成燃烧器喷儿、阀门的堵塞和磨损。因此燃料油在供给燃烧器前在罐区经过了严格的过滤，并定期对过滤器进行清理。
4 结论
总之，所有的工艺设施、辅助设施都应该围绕着保证炉管少结焦来进行的，保证原料的残炭值等不能超标，保证炉出口温度，保证注水量。无论正常情况还是非正常情况（停电、停水、停风、停汽、设备停运等）的操作要点是：尽量保证加热炉炉管的物料流量，保证炉子炉膛、炉出口温度不超标。在日常加热炉的管理和操作中如果很好的注意以上几个问题，可以提高燃烧器的使用寿命，同时提高燃料油的使用效率，避免漏油、着火等事故的发生。
作者简介
唐晓松（1969.08--），男，辽宁省抚顺市，讲师，1996年毕业于抚顺石油学院石油加工专业，研究方向：高分子材料及炼油工艺技术。