以導熱油為熱源新式結構焦油儲槽加熱器

王 飛

（唐鋼美錦（唐山）煤化工有限公司，河北唐山 063700）

焦油儲槽脫水是影響著焦油質量的關鍵因素之一，而加熱器溫度的控制直接決定焦油脫水的好壞。目前常規的焦油儲槽加熱器位于焦油儲槽底部，隨焦油儲槽長周期運行使用，底部焦油渣會逐漸沉積在加熱器盤管上，導致加熱器傳熱效率顯著下降，焦油脫水溫度達不到要求影響脫水效果，積累到一定程度需停工清理焦油渣以恢復加熱器功能。加熱器所用加熱介質為蒸汽，普遍存在溫度不易調節，調節幅度過大時容易造成管道激烈振動導致加熱器盤管泄漏，造成焦油儲槽內進入冷凝水使脫水效果惡化，總之，無論從加熱器位置、加熱介質都存在弊端影響著焦油儲槽脫水效果。因此有必要對傳統的焦油儲槽加熱器加熱方式加以改進。

焦爐荒煤氣的余熱利用得以實施和推廣，目前對治理霧霾天氣和環境污染治理具有廣闊前景。自現代煉焦技術發展以來，國內外很多專家學者都在進行著上升管荒煤氣余熱回收的研究，國家也對這個課題相當重視，一些高新技術廠家也將目光放在荒煤氣余熱回收的研究上，希望能夠掌握在荒煤氣余熱回收技術中取得突破來獲得核心競爭力。經過幾十年的發展，上升管余熱回收技術進行很多種嘗試，取得了一些成果，但是由于存在著荒煤氣的結焦、泄漏、安全性差等技術問題沒有得到很好的應用。目前為止，還沒有形成一種高效、可靠、安全的余熱回收技術，大部分焦化廠還沒有對荒煤氣的熱量進行回收利用。

1 新式焦油儲槽設計思路

本文所要解決的技術問題是提供一種新式結構焦油儲槽加熱器技術，這種實用新型技術可以避免焦油渣沉積于加熱器盤管上，防止因加熱器黏附焦油渣造成加熱效果降低，不需停工清理加熱器盤管表面堵塞物；不使用蒸汽作為加熱介質、提高焦油儲槽溫度可控程度，避免加熱器盤管劇烈振動，延長加熱器使用壽命。

新式結構焦油儲槽加熱器（見圖1），由內錐套筒式焦油儲槽、錐形盤管加熱器、焦爐上升管、導熱油循環泵、導熱油地下儲槽、導熱油高位膨脹槽、油氣分離器組成。焦油儲槽為內錐式結構，內錐底部距焦油儲槽底部1.0~3.0m，內錐上分布2~5層，每層水平均勻分布2~8個孔，所開孔孔徑為100~1 000mm，錐形盤管加熱器位于內錐上部外側，導熱油循環泵將導熱油送至錐形盤管加熱器，再由錐形盤管加熱器送至焦爐一系列上升管夾套進行加熱，再進入錐形盤管加熱器對焦油儲槽加熱，所述導熱油的油氣分離器及導熱油高位膨脹槽、導熱油地下儲槽利用蒸氨導熱油系統現有設備。

圖1 新式結構焦油儲槽加熱器示意圖

該技術通過利用內錐套筒式結構焦油槽，將焦油儲槽加熱器以倒立內錐盤管式結構且位于內錐上部外側，避免焦油渣沉積于加熱器盤管上，解決了因加熱器黏附焦油渣停產清理加熱器的技術難題，利用焦爐上升管余熱加熱導熱油，再以導熱油加熱焦油，實現了余熱高效利用，且加熱方式均勻可控，解決了因使用蒸汽不易控溫、管道振動易損壞的技術難題，提高了焦油脫水質量，節能、環保效應顯著。

2 實施方式

該技術由內錐套筒式焦油儲槽、錐形盤管加熱器、焦油儲槽遠傳溫度計、導熱油循環泵、導熱油循環泵旁通閥、導熱油電動流量調節計、焦爐、上升管、上升管夾套、油氣分離器、導熱油高位膨脹槽、導熱油地下儲槽組成。

內錐套筒式焦油儲槽的內錐與水平方向夾角為30°，在內錐的垂直高度1/7、3/7、5/7處分別水平均勻分布4個圓孔，這些圓孔直徑為200mm。內錐底部至內錐套筒式焦油儲槽的底部垂直距離為1.5m，在內錐套筒式焦油儲槽的側壁裝有焦油儲槽遠傳溫度計。內錐套筒式焦油儲槽的加熱器為錐形盤管加熱器，該加熱器位于內錐上部且與內錐側邊平行，錐形盤管加熱器的盤管層垂直距離為4cm、盤管為φ57×3、材質為304不銹鋼。

由錐形盤管加熱器底部位置接管道至導熱油循環泵，導熱油循環泵的出口管道引至焦爐的上升管夾套，導熱油在上升管夾套走向為下進上出，導熱油經上升管夾套加熱后進入錐形盤管加熱器的頂部位置，一系列上升管夾套在底部和頂部分別裝有上升管夾套導熱油進口閥、上升管夾套導熱油出口閥，如圖2所示。

圖2 上升管換熱器外觀結構圖

導熱油選擇及運行保障措施：

導熱油的質量和運行參數是保證導熱油壽命和導熱油系統的重要因素。導熱油選用耐高溫合成導熱油，最高使用溫度350℃，進出上升管導熱油溫度為240~270℃。

合成導熱油主要是由芳烴組成的，芳烴是分子中含有苯環結構的碳氫化合物，其輕組分主要為一些可燃的低沸點碳氫化合物。膨脹槽的排放物在煮油階段主要是水蒸氣和輕組分的混合物，在正常運行情況下主要是輕組分氣體數量很少，目前國家標準中沒有相關的環保要求，排放管可以高空排放。

為了保證導熱油系統的正常運行和提高導熱油的壽命，采用較大流量并保證在導熱油上升管和管道較高的流速（導熱上升管內不低于1.5m/s）。

由于焦爐是連續運行的，上升管中的荒煤氣始終在比較高的溫度向工作。為了避免導熱油在進入上升管夾套內由于溫度急劇升高造成的損害，導熱油應在導熱油爐輔助系統進行脫水脫氣并加熱到約270℃時再切入到上升管內。

如表1所示，為了防止導熱油老化延長其使用壽命，嚴格控制的因素有以下幾種：

表1 唐鋼美錦焦爐上升管的煤氣取熱量初步計算

1）導熱油從熱油爐出口溫度，要使用至少應低于該油品最高使用溫度30℃；導熱油進出口溫差應低于30℃，盡可能采用較低溫差值，如20℃左右，還應盡量消除熱油溫度較大波動。

2）嚴格執行加熱爐的安全操作規章流程，嚴禁超溫運行，否則會將導熱油嚴重的破壞，導致提前報廢。

3）導熱油在上升管換熱器管內中進行流動的時候是處于紊流狀態，流速要在國家標準允許的范圍之內。

4）膨脹槽的容積為全系統內導熱油最高使用溫度運行的膨脹量1.3倍以上，運行中膨脹槽溫度一般應低于70℃。

5）導熱油事故槽，安裝在系統的最低位置，其容積為滿足最大隔離區間全部熱油體積的1.3倍以上。

6）防止導熱油混入異物。

導熱油循環泵的出口管道裝有導熱油電動流量調節計，通過調節導熱油流量對內錐套筒式焦油儲槽的焦油溫度進行調節。導熱油循環泵的出口管道接至原蒸氨導熱油系統油氣分離器，油氣分離器分離的油氣進入原蒸氨導熱油系統的導熱油高位膨脹槽，導熱油高位膨脹槽放空至導熱油地下儲槽。

3 結束語

針對傳統焦油儲槽蒸汽加熱溫度不易控制且焦油渣容易沉積在底部加熱器上影響傳熱效果的弊端，設計了內錐套筒式焦油儲槽，錐形盤管加熱器位于內錐上部外側，導熱油循環泵將導熱油送至錐形盤管加熱器，再由錐形盤管加熱器送至焦爐一系列上升管夾套進行加熱，該創新技術可避免加熱器黏附焦油渣而停產清理加熱器，利用焦爐上升管余熱加熱導熱油，再以導熱油加熱焦油，實現余熱高效利用，可提高焦油脫水質量，節能、環保效應顯著。