焦化加热炉炉管结焦与控制

朱金波

摘 要：焦化加热炉的工作条件苛刻，在炉管内发生结焦的现象也是难以避免的。干扰整个装置正常运行的因素是结焦量给装置处理量和管内流动状况带来的影响。文章通过分析结焦炉的问题，结合炉管结焦指数，分析焦化加热炉结焦的各种运行状况，这为怎样延长结焦炉的运转周期与使用寿命上做出了一定贡献。

关键词：焦化加热炉；炉管结焦；控制

引言

焦化装置经常出现结焦的现象是很难避免的，因为在管内存有高粘度、高残炭的流动介质油渣，焦化装置也是因为焦化加热炉辐射室炉管结焦而不能安稳生产。现在有一種方法可以满足生产需求，就是安置一些热电偶温度监控在焦化加热炉的炉膛、炉管出入口及部分炉管外表面等地方，但这仍不能准确了解炉管内的结焦状况。现在我们不能满足于对新设计的焦化加热炉在线烧焦技术的小成就，而应把注意力转移到怎样延缓加热炉炉管结焦，怎样延长装置的运行周期等问题上。

1 炉管结焦及原因分析

在炉管内发生结焦现象是因为管内油品的温度超过规定界限，发生热裂解，转化为游离碳，进而堆积到管内的管壁上。运用化学知识对管内焦层进行分析，我们得知其主要组成物质是碳，几乎占据物质的全部，其中还包含部分的S和极少量的Na、V、Ca、Mg等元素。结焦会加快管壁温度上升的速度，加快腐蚀与高温氧化炉管的速度，导致炉管涨裂，把管内压力增强，恶化炉子的使用性能，更有甚者时装之停止运行。在管壁内部发生结焦后，或产生一层焦垢阻止散热，然后，液相与气相油品会渗透进焦层的空隙中，慢慢形成敦厚坚实的焦层，使管外壁的温度最终超出限制范围，以致炉管避免严重发红。所以，焦化加热炉在实际操作中的重点问题就是怎样预防炉管结焦。决定结焦量的因素是焦炭生成速度和胶层脱落速度，三者关系：

结焦速度=（焦炭生成速度）-（焦层脱落速度）

影响焦炭生成速度的主要原因是介质在边界层的温度与热强度，但影响焦层脱落速度的根本原因是管内质量流速。

2 控制焦化加热炉炉管

2.1 建立炉管结焦指数

辐射室各部分之间传热模型的建立要以焦化炉辐射室的受热情况为依据，具体过程是，首先确定辐射室的表面热强度，再依据管的材质、介质、内膜传热系数及管内流体的流动状态确定炉管内的结焦厚度，关于结焦指数的具体数值可以由以下方法确定，烧焦后的结焦指数为0，严重恶化时为100，以此为参照来确定具体情境下的结焦指数，并定期发布。

测试温度。加热炉管的热像测试不同于在大气环境下测试设备表面热，因为有众多因素干扰，如：受炉膛内火焰烟气，这样热像仪所显示的温度是各项辐射的综合温度，而不是所需数据，需对其进行更正。

建立炉管结焦指数。根据实际运行状况，采取相应的措施，分析一下情况：轻度结焦，结焦指数不超过30，只需一般注意；中度结焦，结焦指数在30到50之间，需加强调节；重度结焦，结焦指数在50到80之间，需强化调节；极重度结焦，结焦指数大于80，需即刻降低数量，随时准备停火。若出现结焦严重等现象，需仔细分析原因，究其主要原因，是因焦层脱落速度不够还是焦炭生成速度过大，进而做出科学合理的措施，保证在加热炉盘管的每一个地方，焦炭生成速度小于焦层脱落速度。

2.2 结焦指数分析

炉管最佳运行时，结焦指数小于30，在此情况下，运行的各项参数都在规定范围内，所以只要注意维修即可。

炉管快速结焦时，结焦指数在30到50之间，该情况出现的原因是管壁温度。影响焦炭生成速度中最基本的因素之一就是管壁温度，所以要考虑把热强度进行均匀分布，而不是把先进的传热指标作为追求对象。

炉管重度结焦时，结焦指数在50到80之间，出现这种情况的主要原因是管内流态失衡，在水平管内层流中气液分开流动。管内下部为液体，上部为气体。若把气体与液体混合在一起，流出喷雾流或环状流等形态，此时几乎为等逆流动。面对这种情况，需要把管内流速提高，管内的高流速能把初期没有固着的焦层排出炉外，让装置正常运行，所以让胶层脱落的基本因素是流速。

极重度结焦时，结焦指数大于80，出现这种情况时，需要了立刻停止烧焦，抑或更换掉油种，减少炉管内部介质中含硫量，同时降低残碳值，增大循环比，让冷油管的流速得到提升，我们可以采用在线烧焦技术或把管内的流态做出适当改动。

3 结束语

新型混配陶瓷纤维烧嘴砖的使用性能与传统的重质高铝烧嘴砖相比较，具有体积密度小、安装方便、热稳定性好、使用寿命长等显著特点，是一种具有实际推广价值的新型轻质耐火材料。它解决了一段转化炉因顶部烧嘴砖脱落而引起炉子损坏、被迫停车抢修的设备隐患，为甲醇装置生产达标和实现安、稳、长、满、优运行提供了保障。

参考文献

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