延遲焦化裝置加熱爐爐管結焦探討

蔡公明，王曉強，郭 軍，高 健，姚 琳

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

延遲焦化裝置加熱爐爐管結焦探討

蔡公明，王曉強，郭 軍，高 健，姚 琳

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

對獨山子石化公司焦化裝置加熱爐爐管結焦原因進行了分析，指出爐管結焦的判斷方法及應對措施，并針對易結焦部位的結焦機理進行分析，重點從操作上提出減緩結焦的方法，也提出了設計上需改進的方面。

延遲焦化；焦化加熱爐；爐管結焦

獨山子石化分公司1.2Mt/a延遲焦化裝置于2009年9月正式投產。裝置采用成熟、可靠、先進的一爐兩塔延遲焦化工藝技術。加熱爐爐管結焦影響裝置的長周期、經濟性能和檢修周期，甚至直接影響加熱爐的安全平穩。因此需要結合爐管結焦的機理，通過實際生產操作去摸索減緩爐管結焦的方法。

1 爐管結焦的判斷及危害

爐管結焦可從肉眼觀測和儀表指示兩方面判斷，爐管結焦類型一般有局部結焦和多數結焦兩類。局部結焦的地方，由于焦炭、鹽垢的傳熱系數小而使爐管表面溫度高，顏色呈暗紅色，或者有一些灰暗的斑痕，其他部位則呈黑色。多數結焦現象為∶爐膛各點溫度高，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，焦炭揮發分增加，焦炭質量不合格[1]。

爐管內發生結焦后，介質流動阻力增加，傳熱效率下降而導致裝置能耗增加。由于結焦而導致爐管內傳熱性能變差，熱阻增大，在介質吸收相同熱量時，結焦爐管管壁溫度比未結焦爐管管壁溫度高，爐管強度下降，氧化損耗量增加，促使爐管壽命縮短，嚴重時還會導致爐管穿壁等惡性事故的發生。

2 結焦原因分析

1）油品在管內停留時間。介質在爐管內停留時間越長，爐管越容易結焦。

2）合理的加熱爐控制方式。加熱爐儀表控制不好，容易造成爐管結焦。

3）爐管內表面的吸附力。爐管內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。爐管內表面對鹽類介質的吸附能力很強，原料油中鹽含量越高，吸附在爐管表面的介質越多。介質在爐管內流動時，介質與爐管內表面之間存在一個過渡區，即邊界層。邊界層的平均溫度比介質主體溫度要高，而平均速度比介質主體速度慢，流動狀態呈層流。當邊界層的溫度低于介質裂解的臨界溫度時，可以認為基本不結焦。當邊界層的溫度進入介質裂解的臨界溫度范圍時，隨著溫度的上升，爐管開始結焦。邊界層的厚度愈厚，結焦速度越大。

4）控制好加熱爐進料流量。正常生產時要保證爐管流量不偏流，異常狀態時，要處理及時，避免爐管結焦。

5）規范火焰調節方法。實際生產中要有合理的調節火焰方法，避免調火方式不正確，造成爐管結焦。

2 減緩結焦措施

2.1 選取合適介質流速

介質流速越大，爐管結焦速度就會越緩慢。介質流速增

大時，介質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，結焦速度也減慢。但流速的增加將導致壓力降的急劇增加，因此介質流速的選取應根據結焦速度和流體壓力降進行綜合考慮。為了提高流速，本裝置采用多點注汽。在油品流經爐管的高溫部位，從上至下第19根輻射管入口，輻射爐管結焦速率最大，在此位置注汽，可以提高油品的速率，減緩爐管結焦。在油品流經的中低溫階段，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物分壓，促使介質中的重組分進一步發生裂化反應。控制一級注汽（位置∶對流管入口）∶150～350kg/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 加熱爐燃燒穩定

正常操作中要做到∶①調節燃燒器火焰穩定、不發飄、不舔管。爐膛、爐管壁溫嚴格控制在指標范圍內。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，用來排除進料流量和溫度的干擾，爐膛為副調，調節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操作，平穩瓦斯流量和壓力，同時加強對加熱爐燃料氣分液罐的巡檢和排液操作。

2.3 減少循環油攜焦量

焦炭塔內泡沫會攜帶焦粉隨循環油進進入加熱爐管，這將大大增加爐管的結焦速度。分餾系統主要工藝流程由于循環比在0.3～0.6可調，實際生產中可以通過降低循環比來減少焦粉進入加熱爐內，可以降低爐管結焦程度。

2.4 介質流量保持穩定

管內介質流量是否穩定也影響著爐管結焦，流量變化會使管內流動狀態也發生變化，尤其焦化加工量低于設計加工量時，更容易引起這種變化，并導致爐管結焦。實際操作中要避免輻射進料泵抽空，對于意外聯鎖，應及時處理，將加熱爐燃料氣調節閥切換至手動并關閉，將加熱爐一級注汽調節閥切換至手動，風壓給定100%將加熱爐各支路進料調節閥切換至手動，風壓給定20%，可有效防止爐管結焦。

2.5 規范調節火焰的方法

獨山子石化延遲焦化裝置加熱爐設計的主火嘴和長明燈各有128個，數量多。在調節過程中應遵循以下原則。

1）堅持先開后關的原則。在加熱爐某點溫度升高時，先觀察同一個爐膛各點溫度情況，將爐膛溫度最低的熱電偶附近的主火嘴適當開大；如果低溫處的主火嘴閥門已經全開，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關小，這樣通過調節瓦斯量的分配，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焦。

2）火焰不撲爐管。生產中經常要檢查加熱爐爐火情況，尤其是不能發生爐火撲爐管現象。發生爐火撲爐管后，要進行調節，調節方法為∶觀察如果是因為配風不足，造成爐火硬度不夠的需要將配風適當開大；如果是長明燈不正，要調節長明燈下面墊子，將長明燈調節在正中間，防止長明燈偏燒；要經常清理長明燈配風處的雜物，避免供風不足，造成火焰發飄。

3 結束語

焦化加熱爐爐爐管結焦復雜，影響因素較多，為此，通過對爐管結焦理論進行研究并結合實際進行了以上操作，可以有效減緩加熱爐爐管結焦，提高加熱爐的長周期運行。

[1] 瞿濱.延遲焦化裝置技術問答[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，主要研究方向為延遲焦化大平穩操作。