【摘要】焦油管式爐由于焦油質(zhì)量和原料供應(yīng)不穩(wěn)定等因素影響，導(dǎo)致爐管結(jié)焦，從而影響生產(chǎn)的正常穩(wěn)定進行。本文分析了導(dǎo)致管式爐結(jié)焦的幾個主要原因，并對比分析了蒸汽--空氣清焦法、機械清焦法和在線清焦法三種常用的爐管清焦方法的優(yōu)缺點。
??????? 【關(guān)鍵詞】管式爐；結(jié)焦原因； 分析與對策
??????? 一、前言
??????? 管式爐是焦油蒸餾系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其功能是將二段焦油泵輸送的脫水焦油加熱至380-405℃，讓煤焦油中的輕油、酚油等在二段蒸發(fā)器或餾分塔內(nèi)很好地分離。管式爐由于焦油質(zhì)量及原料供應(yīng)不穩(wěn)定等縱多因素的影響，導(dǎo)致管式爐爐管結(jié)焦，焦油流過的阻力增加，二段焦油泵出口壓力升高，同時爐管導(dǎo)熱性能下降，爐管管壁溫度上升，嚴重時可能導(dǎo)致爐管燒穿而引發(fā)事故。管式爐結(jié)焦是造成管式爐損壞的主要原因，爐管內(nèi)結(jié)焦，提高了管壁溫度， 從而加劇其表面的氧化和腐蝕，使管壁厚度變薄，減薄處在內(nèi)壓和熱量的雙重作用下發(fā)生變形鼓出，管子內(nèi)壁和焦層之間間隙加大，使爐管其它部位的溫度也逐漸升高，進而使爐管氧化減薄，最終導(dǎo)致爐管破裂。本文對管式爐結(jié)焦的主要原因進行綜合分析，并介紹了蒸汽--空氣清焦法、機械清焦法和在線清焦法三種清除結(jié)焦的常用方法，并對其優(yōu)缺點進行對比研究。
??????? 二、管式爐結(jié)焦的主要原因
??????? 管式爐結(jié)焦由多種因素綜合作用所致，結(jié)焦是爐管內(nèi)的焦油溫度超過一定界限后發(fā)生熱裂解，變成游離炭，堆積到爐管上的現(xiàn)象。爐管內(nèi)壁附著一層焦層以后，熱阻增加，造成管壁溫度升高，原料繼續(xù)滲透到焦層孔隙中，繼續(xù)結(jié)焦，逐漸形成越來越厚的堅實焦層，使管壁溫度達到到允許值的極限。結(jié)焦量取決于焦層生成速度及焦層脫落速度兩大因素，結(jié)焦是在管爐管內(nèi)壁表面上產(chǎn)生，管內(nèi)流體的溫度過高，管內(nèi)流體的流速慢，這些因素都會加速結(jié)焦的形成。管式爐產(chǎn)生結(jié)焦主要有以下原因：
??????? 1.原料焦油性質(zhì)不穩(wěn)定
??????? 煤焦油是煉焦工業(yè)煤熱解生成的粗煤氣中的產(chǎn)物之一，常溫下是一種黑色粘稠液體，主要由多環(huán)芳香族化合物組成的有機混合物，含有1萬多種化合物，可提取的約200種，有利用價值且提取經(jīng)濟合理的約50種。煤焦油的化學(xué)組成極為復(fù)雜，并且不同地區(qū)的煤焦油化學(xué)成分也有差異，不同的工藝生產(chǎn)出的煤焦油也有差異。煤焦油作為管式爐的原料在管式爐中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，原料煤焦油的品質(zhì)對管式爐的運行有較大影響，如果管式爐選用的原料煤焦油品質(zhì)不高性質(zhì)不穩(wěn)定，或是焦油含水高，最終脫水效果不好，從而導(dǎo)致管式爐在高溫下結(jié)焦。
??????? 2.加熱爐進料存在波動
??????? 管式爐進料流量均勻，原料的化學(xué)反應(yīng)才會較穩(wěn)定，溫度也會嚴格控制在較小范圍內(nèi)波動，管式爐的運行流程才會平穩(wěn)。如果加熱爐進料流量不均勻，導(dǎo)致爐出口溫度忽高忽低，爐管的局部溫度可能超過界限溫度，從而可能造成管式爐結(jié)焦。進料流量不均主要有以下方面：1、泵出口壓力不穩(wěn)定波動較大，原料進入管式爐流量不均勻。2、并列的管道的實際內(nèi)徑不一致，比如管子壓扁、焊縫處突出的焊瘤、雜物堵塞等，造成并列各管的流動阻力大小不一樣，使原料進料流量不均；
??????? 3.爐膛內(nèi)熱分布不均勻
??????? 管式爐爐膛內(nèi)熱分布均勻才能確保爐內(nèi)原料反應(yīng)平穩(wěn)，但管式爐普遍存在爐膛溫度分布不均勻等缺陷，爐膛內(nèi)溫度控制比較困難，若爐膛某一局部溫度過高，容易造成局部爐管結(jié)焦甚至燒管。管式爐出口溫度波動受影響因素除了管式爐本身外，焦油預(yù)熱器、一段蒸發(fā)溫度的變化也可能引起出口溫度的小幅波動。而爐膛內(nèi)熱分布不均勻是由于受熱面熱偏差的原因，吸熱不均、結(jié)構(gòu)不均、流量不均，受熱面結(jié)構(gòu)不一致，對吸熱量、流量均有影響，這些都可能導(dǎo)致受熱面偏差，產(chǎn)生熱偏差的主要原因歸結(jié)為吸熱不均和流量不均兩個方面。
??????? 4.溫度儀檢測指示失靈
??????? 管式爐是一種火力加熱設(shè)備，利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的高溫火焰作為熱源，從而加熱在爐管內(nèi)高速流動的介質(zhì)，達到工藝規(guī)定的溫度，以供分餾、裂解等加工過程所需的熱量。因此管式爐對爐出口溫度的控制要求很高，要求溫度波動控制在很小范圍內(nèi)，確保原料發(fā)生可控的化學(xué)反應(yīng)，如果爐溫超過一定界限，則極易導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)焦。在實際生產(chǎn)中，管式爐對溫度非常敏感，要求溫度儀實時檢測出溫度的變化，如果溫度儀指示失靈，爐溫升高達到了上限而溫度儀卻未能準確指標出來，也會造成管內(nèi)油在高溫下裂化結(jié)焦。
??????? 5.火焰撲燒管式爐爐管
??????? 管式爐的爐管處于高溫燃燒環(huán)境下運行，工藝要求對溫度控制極為嚴格。由于爐內(nèi)火焰分布不均勻，爐內(nèi)各溫度區(qū)域分布不穩(wěn)定，熱力在爐內(nèi)的分布程度差，或火焰中心偏斜，出現(xiàn)火焰撲燒管式爐爐管的現(xiàn)象，將造成受熱面局部結(jié)渣或積灰，會使管子之間的吸熱嚴重不均。在燃燒過程中火焰分布不均而出現(xiàn)有局部火焰撲管或舔管現(xiàn)象，必然造成爐管受熱不均勻而出現(xiàn)局部管壁超溫，從而導(dǎo)致爐管局部溫度過高，爐管結(jié)焦。
??????? 三、清除結(jié)焦的對策
??????? 當管式爐爐管結(jié)焦時,清焦的方法主要有空氣--蒸汽燒焦法、機械清焦法和在線清焦法三種方法，其中空氣--蒸汽燒焦法和機械清焦法必須在停爐后進行清焦,兩種方法清焦效果大致相當，其典型清焦時間分別為24～48小時、18～24小時。而在線清焦法的典型清焦時間為16～24h小時，這種技術(shù)可延長管式爐連續(xù)運行時間，還可縮短停爐燒焦次數(shù)及停工檢修次數(shù)。