延遲焦化裝置加熱爐爐管結(jié)焦探討

蔡公明，王曉強(qiáng)，郭 軍，高 健，姚 琳

（中國石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司煉油廠第一聯(lián)合車間，新疆獨(dú)山子 833699）

延遲焦化裝置加熱爐爐管結(jié)焦探討

蔡公明，王曉強(qiáng)，郭 軍，高 健，姚 琳

（中國石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司煉油廠第一聯(lián)合車間，新疆獨(dú)山子 833699）

對獨(dú)山子石化公司焦化裝置加熱爐爐管結(jié)焦原因進(jìn)行了分析，指出爐管結(jié)焦的判斷方法及應(yīng)對措施，并針對易結(jié)焦部位的結(jié)焦機(jī)理進(jìn)行分析，重點(diǎn)從操作上提出減緩結(jié)焦的方法，也提出了設(shè)計(jì)上需改進(jìn)的方面。

延遲焦化；焦化加熱爐；爐管結(jié)焦

獨(dú)山子石化分公司1.2Mt/a延遲焦化裝置于2009年9月正式投產(chǎn)。裝置采用成熟、可靠、先進(jìn)的一爐兩塔延遲焦化工藝技術(shù)。加熱爐爐管結(jié)焦影響裝置的長周期、經(jīng)濟(jì)性能和檢修周期，甚至直接影響加熱爐的安全平穩(wěn)。因此需要結(jié)合爐管結(jié)焦的機(jī)理，通過實(shí)際生產(chǎn)操作去摸索減緩爐管結(jié)焦的方法。

1 爐管結(jié)焦的判斷及危害

爐管結(jié)焦可從肉眼觀測和儀表指示兩方面判斷，爐管結(jié)焦類型一般有局部結(jié)焦和多數(shù)結(jié)焦兩類。局部結(jié)焦的地方，由于焦炭、鹽垢的傳熱系數(shù)小而使?fàn)t管表面溫度高，顏色呈暗紅色，或者有一些灰暗的斑痕，其他部位則呈黑色。多數(shù)結(jié)焦現(xiàn)象為∶爐膛各點(diǎn)溫度高，爐管顏色呈暗紅，阻力降增加，入口壓力上升，爐膛溫度升高，輻射出口溫度難以提高，焦炭塔頂溫度下降，焦炭揮發(fā)分增加，焦炭質(zhì)量不合格[1]。

爐管內(nèi)發(fā)生結(jié)焦后，介質(zhì)流動阻力增加，傳熱效率下降而導(dǎo)致裝置能耗增加。由于結(jié)焦而導(dǎo)致爐管內(nèi)傳熱性能變差，熱阻增大，在介質(zhì)吸收相同熱量時，結(jié)焦?fàn)t管管壁溫度比未結(jié)焦?fàn)t管管壁溫度高，爐管強(qiáng)度下降，氧化損耗量增加，促使?fàn)t管壽命縮短，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致爐管穿壁等惡性事故的發(fā)生。

2 結(jié)焦原因分析

1）油品在管內(nèi)停留時間。介質(zhì)在爐管內(nèi)停留時間越長，爐管越容易結(jié)焦。

2）合理的加熱爐控制方式。加熱爐儀表控制不好，容易造成爐管結(jié)焦。

3）爐管內(nèi)表面的吸附力。爐管內(nèi)表面粗糙度決定著爐管的吸附比表面積，比表面積越大，吸附能力就越高。爐管內(nèi)表面對鹽類介質(zhì)的吸附能力很強(qiáng)，原料油中鹽含量越高，吸附在爐管表面的介質(zhì)越多。介質(zhì)在爐管內(nèi)流動時，介質(zhì)與爐管內(nèi)表面之間存在一個過渡區(qū)，即邊界層。邊界層的平均溫度比介質(zhì)主體溫度要高，而平均速度比介質(zhì)主體速度慢，流動狀態(tài)呈層流。當(dāng)邊界層的溫度低于介質(zhì)裂解的臨界溫度時，可以認(rèn)為基本不結(jié)焦。當(dāng)邊界層的溫度進(jìn)入介質(zhì)裂解的臨界溫度范圍時，隨著溫度的上升，爐管開始結(jié)焦。邊界層的厚度愈厚，結(jié)焦速度越大。

4）控制好加熱爐進(jìn)料流量。正常生產(chǎn)時要保證爐管流量不偏流，異常狀態(tài)時，要處理及時，避免爐管結(jié)焦。

5）規(guī)范火焰調(diào)節(jié)方法。實(shí)際生產(chǎn)中要有合理的調(diào)節(jié)火焰方法，避免調(diào)火方式不正確，造成爐管結(jié)焦。

2 減緩結(jié)焦措施

2.1 選取合適介質(zhì)流速

介質(zhì)流速越大，爐管結(jié)焦速度就會越緩慢。介質(zhì)流速增

大時，介質(zhì)在爐管中的停留時間縮短，邊界層流速增加，邊界層厚度減小，結(jié)焦速度也減慢。但流速的增加將導(dǎo)致壓力降的急劇增加，因此介質(zhì)流速的選取應(yīng)根據(jù)結(jié)焦速度和流體壓力降進(jìn)行綜合考慮。為了提高流速，本裝置采用多點(diǎn)注汽。在油品流經(jīng)爐管的高溫部位，從上至下第19根輻射管入口，輻射爐管結(jié)焦速率最大，在此位置注汽，可以提高油品的速率，減緩爐管結(jié)焦。在油品流經(jīng)的中低溫階段，即∶對流入口第一根和輻射第一根爐管入口，注汽可以降低裂化產(chǎn)物分壓，促使介質(zhì)中的重組分進(jìn)一步發(fā)生裂化反應(yīng)?？刂埔患壸⑵ㄎ恢谩脤α鞴苋肟冢?50～350kg/h（位置∶輻射管入口），二級注汽（位置∶輻射管19根）∶250～460kg/h，三級注汽∶150～350kg/h。

2.2 加熱爐燃燒穩(wěn)定

正常操作中要做到∶①調(diào)節(jié)燃燒器火焰穩(wěn)定、不發(fā)飄、不舔管。爐膛、爐管壁溫嚴(yán)格控制在指標(biāo)范圍內(nèi)。②通過控制總出口溫度與爐膛溫度串級控制，總出口溫度主調(diào)，用來排除進(jìn)料流量和溫度的干擾，爐膛為副調(diào)，調(diào)節(jié)入爐瓦斯流量來控制總出口溫度。③通過控制干氣脫硫系統(tǒng)操作，平穩(wěn)瓦斯流量和壓力，同時加強(qiáng)對加熱爐燃料氣分液罐的巡檢和排液操作。

2.3 減少循環(huán)油攜焦量

焦炭塔內(nèi)泡沫會攜帶焦粉隨循環(huán)油進(jìn)進(jìn)入加熱爐管，這將大大增加爐管的結(jié)焦速度。分餾系統(tǒng)主要工藝流程由于循環(huán)比在0.3～0.6可調(diào)，實(shí)際生產(chǎn)中可以通過降低循環(huán)比來減少焦粉進(jìn)入加熱爐內(nèi)，可以降低爐管結(jié)焦程度。

2.4 介質(zhì)流量保持穩(wěn)定

管內(nèi)介質(zhì)流量是否穩(wěn)定也影響著爐管結(jié)焦，流量變化會使管內(nèi)流動狀態(tài)也發(fā)生變化，尤其焦化加工量低于設(shè)計(jì)加工量時，更容易引起這種變化，并導(dǎo)致爐管結(jié)焦。實(shí)際操作中要避免輻射進(jìn)料泵抽空，對于意外聯(lián)鎖，應(yīng)及時處理，將加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥切換至手動并關(guān)閉，將加熱爐一級注汽調(diào)節(jié)閥切換至手動，風(fēng)壓給定100%將加熱爐各支路進(jìn)料調(diào)節(jié)閥切換至手動，風(fēng)壓給定20%，可有效防止?fàn)t管結(jié)焦。

2.5 規(guī)范調(diào)節(jié)火焰的方法

獨(dú)山子石化延遲焦化裝置加熱爐設(shè)計(jì)的主火嘴和長明燈各有128個，數(shù)量多。在調(diào)節(jié)過程中應(yīng)遵循以下原則。

1）堅(jiān)持先開后關(guān)的原則。在加熱爐某點(diǎn)溫度升高時，先觀察同一個爐膛各點(diǎn)溫度情況，將爐膛溫度最低的熱電偶附近的主火嘴適當(dāng)開大；如果低溫處的主火嘴閥門已經(jīng)全開，低溫處溫度還沒有上升，這時需要將高溫處熱電偶附近的主火嘴閥門開度適當(dāng)關(guān)小，這樣通過調(diào)節(jié)瓦斯量的分配，可以提高爐膛低溫處的溫度，降低爐膛高溫處的溫度，可以避免因爐膛局部溫度過高造成的爐管結(jié)焦。

2）火焰不撲爐管。生產(chǎn)中經(jīng)常要檢查加熱爐爐火情況，尤其是不能發(fā)生爐火撲爐管現(xiàn)象。發(fā)生爐火撲爐管后，要進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法為∶觀察如果是因?yàn)榕滹L(fēng)不足，造成爐火硬度不夠的需要將配風(fēng)適當(dāng)開大；如果是長明燈不正，要調(diào)節(jié)長明燈下面墊子，將長明燈調(diào)節(jié)在正中間，防止長明燈偏燒；要經(jīng)常清理長明燈配風(fēng)處的雜物，避免供風(fēng)不足，造成火焰發(fā)飄。

3 結(jié)束語

焦化加熱爐爐爐管結(jié)焦復(fù)雜，影響因素較多，為此，通過對爐管結(jié)焦理論進(jìn)行研究并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行了以上操作，可以有效減緩加熱爐爐管結(jié)焦，提高加熱爐的長周期運(yùn)行。

[1] 瞿濱.延遲焦化裝置技術(shù)問答[M].北京∶中國石化出版社，2013.

Discussion on Coking of Heating Furnace in Delayed Coking Unit

Cai Gong-ming，Wang Xiao-qiang，Guo Jun，Gao Jian，Yao Lin

This paper analyzes the causes of coking of furnace tube in Dushanzi Petrochemical Company，and points out the method of determining the coking of the furnace tube and the countermeasures.The coking mechanism of the coking unit is analyzed.The article focuses on the method of reducing coking，Also put forward the design to be improved aspects.

delayed coking；coking furnace；furnace tube coke

TE966

B

1003-6490（2017）02-0055-02

2016-02-01

蔡公明（1978—），男，河南舞陽人，工程師，主要研究方向?yàn)檠舆t焦化大平穩(wěn)操作。