煤焦油管式炉结焦原因的分析和对策实用版

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煤焦油管式炉结焦原因的分析和对策实用版

Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.

（示范文稿）

二零XX年XX月XX日

煤焦油管式炉结焦原因的分析和

对策实用版

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【摘要】焦油管式炉由于焦油质量和原料

供应不稳定等因素影响，导致炉管结焦，从而

影响生产的正常稳定进行。本文分析了导致管

式炉结焦的几个主要原因，并对比分析了蒸汽-

-空气清焦法、机械清焦法和在线清焦法三种常

用的炉管清焦方法的优缺点。

【关键词】管式炉；结焦原因；分析与对

策

一、前言

管式炉是焦油蒸馏系统的关键设备之一，

其功能是将二段焦油泵输送的脱水焦油加热至380-405℃，让煤焦油中的轻油、酚油等在二段蒸发器或馏分塔内很好地分离。管式炉由于焦油质量及原料供应不稳定等纵多因素的影响，导致管式炉炉管结焦，焦油流过的阻力增加，二段焦油泵出口压力升高，同时炉管导热性能下降，炉管管壁温度上升，严重时可能导致炉管烧穿而引发事故。管式炉结焦是造成管式炉损坏的主要原因，炉管内结焦，提高了管壁温度，从而加剧其表面的氧化和腐蚀，使管壁厚度变薄，减薄处在内压和热量的双重作用下发生变形鼓出，管子内壁和焦层之间间隙加大，使炉管其它部位的温度也逐渐升高，进而使炉管氧化减薄，最终导致炉管破裂。本文对管式炉结焦的主要原因进行综合分析，并介绍了蒸

汽--空气清焦法、机械清焦法和在线清焦法三种清除结焦的常用方法，并对其优缺点进行对比研究。

二、管式炉结焦的主要原因

管式炉结焦由多种因素综合作用所致，结焦是炉管内的焦油温度超过一定界限后发生热裂解，变成游离炭，堆积到炉管上的现象。炉管内壁附着一层焦层以后，热阻增加，造成管壁温度升高，原料继续渗透到焦层孔隙中，继续结焦，逐渐形成越来越厚的坚实焦层，使管壁温度达到到允许值的极限。结焦量取决于焦层生成速度及焦层脱落速度两大因素，结焦是在管炉管内壁表面上产生，管内流体的温度过高，管内流体的流速慢，这些因素都会加速结焦的形成。管式炉产生结焦主要有以下原因：

1.原料焦油性质不稳定

煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，常温下是一种黑色粘稠液体，主要由多环芳香族化合物组成的有机混合物，含有1万多种化合物，可提取的约200种，有利用价值且提取经济合理的约50种。煤焦油的化学组成极为复杂，并且不同地区的煤焦油化学成分也有差异，不同的工艺生产出的煤焦油也有差异。煤焦油作为管式炉的原料在管式炉中发生复杂的化学反应，原料煤焦油的品质对管式炉的运行有较大影响，如果管式炉选用的原料煤焦油品质不高性质不稳定，或是焦油含水高，最终脱水效果不好，从而导致管式炉在高温下结焦。

2.加热炉进料存在波动

管式炉进料流量均匀，原料的化学反应才会较稳定，温度也会严格控制在较小范围内波动，管式炉的运行流程才会平稳。如果加热炉进料流量不均匀，导致炉出口温度忽高忽低，炉管的局部温度可能超过界限温度，从而可能造成管式炉结焦。进料流量不均主要有以下方面：1、泵出口压力不稳定波动较大，原料进入管式炉流量不均匀。2、并列的管道的实际内径不一致，比如管子压扁、焊缝处突出的焊瘤、杂物堵塞等，造成并列各管的流动阻力大小不一样，使原料进料流量不均；

3.炉膛内热分布不均匀

管式炉炉膛内热分布均匀才能确保炉内原料反应平稳，但管式炉普遍存在炉膛温度分布不均匀等缺陷，炉膛内温度控制比较困难，若

炉膛某一局部温度过高，容易造成局部炉管结焦甚至烧管。管式炉出口温度波动受影响因素除了管式炉本身外，焦油预热器、一段蒸发温度的变化也可能引起出口温度的小幅波动。而炉膛内热分布不均匀是由于受热面热偏差的原因，吸热不均、结构不均、流量不均，受热面结构不一致，对吸热量、流量均有影响，这些都可能导致受热面偏差，产生热偏差的主要原因归结为吸热不均和流量不均两个方面。

4.温度仪检测指示失灵

管式炉是一种火力加热设备，利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰作为热源，从而加热在炉管内高速流动的介质，达到工艺规定的温度，以供分馏、裂解等加工过程所需的热量。因此管式炉对炉出口温度的控制要求很

高，要求温度波动控制在很小范围内，确保原料发生可控的化学反应，如果炉温超过一定界限，则极易导致炉内结焦。在实际生产中，管式炉对温度非常敏感，要求温度仪实时检测出温度的变化，如果温度仪指示失灵，炉温升高达到了上限而温度仪却未能准确指标出来，也会造成管内油在高温下裂化结焦。

5.火焰扑烧管式炉炉管

管式炉的炉管处于高温燃烧环境下运行，工艺要求对温度控制极为严格。由于炉内火焰分布不均匀，炉内各温度区域分布不稳定，热力在炉内的分布程度差，或火焰中心偏斜，出现火焰扑烧管式炉炉管的现象，将造成受热面局部结渣或积灰，会使管子之间的吸热严重不均。在燃烧过程中火焰分布不均而出现有局部

火焰扑管或舔管现象，必然造成炉管受热不均匀而出现局部管壁超温，从而导致炉管局部温度过高，炉管结焦。

三、清除结焦的对策

当管式炉炉管结焦时,清焦的方法主要有空气--蒸汽烧焦法、机械清焦法和在线清焦法三种方法，其中空气--蒸汽烧焦法和机械清焦法必须在停炉后进行清焦,两种方法清焦效果大致相当，其典型清焦时间分别为24～48小时、18～24小时。而在线清焦法的典型清焦时间为16～24h小时，这种技术可延长管式炉连续运行时间，还可缩短停炉烧焦次数及停工检修次数。 1.蒸汽--空气清焦法

蒸汽--空气清焦法炉管清焦的原理是向结焦的炉管内同时通入按照一定配比的蒸汽和空