焦化加熱爐爐管結焦與控制

朱金波

摘 要：焦化加熱爐的工作條件苛刻，在爐管內發生結焦的現象也是難以避免的。干擾整個裝置正常運行的因素是結焦量給裝置處理量和管內流動狀況帶來的影響。文章通過分析結焦爐的問題，結合爐管結焦指數，分析焦化加熱爐結焦的各種運行狀況，這為怎樣延長結焦爐的運轉周期與使用壽命上做出了一定貢獻。

關鍵詞：焦化加熱爐；爐管結焦；控制

引言

焦化裝置經常出現結焦的現象是很難避免的，因為在管內存有高粘度、高殘炭的流動介質油渣，焦化裝置也是因為焦化加熱爐輻射室爐管結焦而不能安穩生產。現在有一種方法可以滿足生產需求，就是安置一些熱電偶溫度監控在焦化加熱爐的爐膛、爐管出入口及部分爐管外表面等地方，但這仍不能準確了解爐管內的結焦狀況。現在我們不能滿足于對新設計的焦化加熱爐在線燒焦技術的小成就，而應把注意力轉移到怎樣延緩加熱爐爐管結焦，怎樣延長裝置的運行周期等問題上。

1 爐管結焦及原因分析

在爐管內發生結焦現象是因為管內油品的溫度超過規定界限，發生熱裂解，轉化為游離碳，進而堆積到管內的管壁上。運用化學知識對管內焦層進行分析，我們得知其主要組成物質是碳，幾乎占據物質的全部，其中還包含部分的S和極少量的Na、V、Ca、Mg等元素。結焦會加快管壁溫度上升的速度，加快腐蝕與高溫氧化爐管的速度，導致爐管漲裂，把管內壓力增強，惡化爐子的使用性能，更有甚者時裝之停止運行。在管壁內部發生結焦后，或產生一層焦垢阻止散熱，然后，液相與氣相油品會滲透進焦層的空隙中，慢慢形成敦厚堅實的焦層，使管外壁的溫度最終超出限制范圍，以致爐管避免嚴重發紅。所以，焦化加熱爐在實際操作中的重點問題就是怎樣預防爐管結焦。決定結焦量的因素是焦炭生成速度和膠層脫落速度，三者關系：

結焦速度=（焦炭生成速度）-（焦層脫落速度）

影響焦炭生成速度的主要原因是介質在邊界層的溫度與熱強度，但影響焦層脫落速度的根本原因是管內質量流速。

2 控制焦化加熱爐爐管

2.1 建立爐管結焦指數

輻射室各部分之間傳熱模型的建立要以焦化爐輻射室的受熱情況為依據，具體過程是，首先確定輻射室的表面熱強度，再依據管的材質、介質、內膜傳熱系數及管內流體的流動狀態確定爐管內的結焦厚度，關于結焦指數的具體數值可以由以下方法確定，燒焦后的結焦指數為0，嚴重惡化時為100，以此為參照來確定具體情境下的結焦指數，并定期發布。

測試溫度。加熱爐管的熱像測試不同于在大氣環境下測試設備表面熱，因為有眾多因素干擾，如：受爐膛內火焰煙氣，這樣熱像儀所顯示的溫度是各項輻射的綜合溫度，而不是所需數據，需對其進行更正。

建立爐管結焦指數。根據實際運行狀況，采取相應的措施，分析一下情況：輕度結焦，結焦指數不超過30，只需一般注意；中度結焦，結焦指數在30到50之間，需加強調節；重度結焦，結焦指數在50到80之間，需強化調節；極重度結焦，結焦指數大于80，需即刻降低數量，隨時準備停火。若出現結焦嚴重等現象，需仔細分析原因，究其主要原因，是因焦層脫落速度不夠還是焦炭生成速度過大，進而做出科學合理的措施，保證在加熱爐盤管的每一個地方，焦炭生成速度小于焦層脫落速度。

2.2 結焦指數分析

爐管最佳運行時，結焦指數小于30，在此情況下，運行的各項參數都在規定范圍內，所以只要注意維修即可。

爐管快速結焦時，結焦指數在30到50之間，該情況出現的原因是管壁溫度。影響焦炭生成速度中最基本的因素之一就是管壁溫度，所以要考慮把熱強度進行均勻分布，而不是把先進的傳熱指標作為追求對象。

爐管重度結焦時，結焦指數在50到80之間，出現這種情況的主要原因是管內流態失衡，在水平管內層流中氣液分開流動。管內下部為液體，上部為氣體。若把氣體與液體混合在一起，流出噴霧流或環狀流等形態，此時幾乎為等逆流動。面對這種情況，需要把管內流速提高，管內的高流速能把初期沒有固著的焦層排出爐外，讓裝置正常運行，所以讓膠層脫落的基本因素是流速。

極重度結焦時，結焦指數大于80，出現這種情況時，需要了立刻停止燒焦，抑或更換掉油種，減少爐管內部介質中含硫量，同時降低殘碳值，增大循環比，讓冷油管的流速得到提升，我們可以采用在線燒焦技術或把管內的流態做出適當改動。

3 結束語

新型混配陶瓷纖維燒嘴磚的使用性能與傳統的重質高鋁燒嘴磚相比較，具有體積密度小、安裝方便、熱穩定性好、使用壽命長等顯著特點，是一種具有實際推廣價值的新型輕質耐火材料。它解決了一段轉化爐因頂部燒嘴磚脫落而引起爐子損壞、被迫停車搶修的設備隱患，為甲醇裝置生產達標和實現安、穩、長、滿、優運行提供了保障。

參考文獻

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