蔡公明，王晓强，郭 军，高 健，姚 琳

（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司炼油厂第一联合车间，新疆独山子 833699）

延迟焦化装置加热炉炉管结焦探讨

蔡公明，王晓强，郭 军，高 健，姚 琳

（中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司炼油厂第一联合车间，新疆独山子 833699）

对独山子石化公司焦化装置加热炉炉管结焦原因进行了分析，指出炉管结焦的判断方法及应对措施，并针对易结焦部位的结焦机理进行分析，重点从操作上提出减缓结焦的方法，也提出了设计上需改进的方面。

延迟焦化；焦化加热炉；炉管结焦

独山子石化分公司1.2Mt/a延迟焦化装置于2009年9月正式投产。装置采用成熟、可靠、先进的一炉两塔延迟焦化工艺技术。加热炉炉管结焦影响装置的长周期、经济性能和检修周期，甚至直接影响加热炉的安全平稳。因此需要结合炉管结焦的机理，通过实际生产操作去摸索减缓炉管结焦的方法。

1 炉管结焦的判断及危害

炉管结焦可从肉眼观测和仪表指示两方面判断，炉管结焦类型一般有局部结焦和多数结焦两类。局部结焦的地方，由于焦炭、盐垢的传热系数小而使炉管表面温度高，颜色呈暗红色，或者有一些灰暗的斑痕，其他部位则呈黑色。多数结焦现象为∶炉膛各点温度高，炉管颜色呈暗红，阻力降增加，入口压力上升，炉膛温度升高，辐射出口温度难以提高，焦炭塔顶温度下降，焦炭挥发分增加，焦炭质量不合格[1]。

炉管内发生结焦后，介质流动阻力增加，传热效率下降而导致装置能耗增加。由于结焦而导致炉管内传热性能变差，热阻增大，在介质吸收相同热量时，结焦炉管管壁温度比未结焦炉管管壁温度高，炉管强度下降，氧化损耗量增加，促使炉管寿命缩短，严重时还会导致炉管穿壁等恶性事故的发生。

2 结焦原因分析

1）油品在管内停留时间。介质在炉管内停留时间越长，炉管越容易结焦。

2）合理的加热炉控制方式。加热炉仪表控制不好，容易造成炉管结焦。

3）炉管内表面的吸附力。炉管内表面粗糙度决定着炉管的吸附比表面积，比表面积越大，吸附能力就越高。炉管内表面对盐类介质的吸附能力很强，原料油中盐含量越高，吸附在炉管表面的介质越多。介质在炉管内流动时，介质与炉管内表面之间存在一个过渡区，即边界层。边界层的平均温度比介质主体温度要高，而平均速度比介质主体速度慢，流动状态呈层流。当边界层的温度低于介质裂解的临界温度时，可以认为基本不结焦。当边界层的温度进入介质裂解的临界温度范围时，随着温度的上升，炉管开始结焦。边界层的厚度愈厚，结焦速度越大。

4）控制好加热炉进料流量。正常生产时要保证炉管流量不偏流，异常状态时，要处理及时，避免炉管结焦。

5）规范火焰调节方法。实际生产中要有合理的调节火焰方法，避免调火方式不正确，造成炉管结焦。

2 减缓结焦措施

2.1 选取合适介质流速

介质流速越大，炉管结焦速度就会越缓慢。介质流速增

大时，介质在炉管中的停留时间缩短，边界层流速增加，边界层厚度减小，结焦速度也减慢。但流速的增加将导致压力降的急剧增加，因此介质流速的选取应根据结焦速度和流体压力降进行综合考虑。为了提高流速，本装置采用多点注汽。在油品流经炉管的高温部位，从上至下第19根辐射管入口，辐射炉管结焦速率最大，在此位置注汽，可以提高油品的速率，减缓炉管结焦。在油品流经的中低温阶段，即∶对流入口第一根和辐射第一根炉管入口，注汽可以降低裂化产物分压，促使介质中的重组分进一步发生裂化反应。控制一级注汽（位置∶对流管入口）∶150～350kg/h（位置∶辐射管入口），二级注汽（位置∶辐射管19根）∶250～460kg/h，三级注汽∶150～350kg/h。

2.2 加热炉燃烧稳定

正常操作中要做到∶①调节燃烧器火焰稳定、不发飘、不舔管。炉膛、炉管壁温严格控制在指标范围内。②通过控制总出口温度与炉膛温度串级控制，总出口温度主调，用来排除进料流量和温度的干扰，炉膛为副调，调节入炉瓦斯流量来控制总出口温度。③通过控制干气脱硫系统操作，平稳瓦斯流量和压力，同时加强对加热炉燃料气分液罐的巡检和排液操作。

2.3 减少循环油携焦量

焦炭塔内泡沫会携带焦粉随循环油进进入加热炉管，这将大大增加炉管的结焦速度。分馏系统主要工艺流程由于循环比在0.3～0.6可调，实际生产中可以通过降低循环比来减少焦粉进入加热炉内，可以降低炉管结焦程度。

2.4 介质流量保持稳定

管内介质流量是否稳定也影响着炉管结焦，流量变化会使管内流动状态也发生变化，尤其焦化加工量低于设计加工量时，更容易引起这种变化，并导致炉管结焦。实际操作中要避免辐射进料泵抽空，对于意外联锁，应及时处理，将加热炉燃料气调节阀切换至手动并关闭，将加热炉一级注汽调节阀切换至手动，风压给定100%将加热炉各支路进料调节阀切换至手动，风压给定20%，可有效防止炉管结焦。

2.5 规范调节火焰的方法

独山子石化延迟焦化装置加热炉设计的主火嘴和长明灯各有128个，数量多。在调节过程中应遵循以下原则。

1）坚持先开后关的原则。在加热炉某点温度升高时，先观察同一个炉膛各点温度情况，将炉膛温度最低的热电偶附近的主火嘴适当开大；如果低温处的主火嘴阀门已经全开，低温处温度还没有上升，这时需要将高温处热电偶附近的主火嘴阀门开度适当关小，这样通过调节瓦斯量的分配，可以提高炉膛低温处的温度，降低炉膛高温处的温度，可以避免因炉膛局部温度过高造成的炉管结焦。

2）火焰不扑炉管。生产中经常要检查加热炉炉火情况，尤其是不能发生炉火扑炉管现象。发生炉火扑炉管后，要进行调节，调节方法为∶观察如果是因为配风不足，造成炉火硬度不够的需要将配风适当开大；如果是长明灯不正，要调节长明灯下面垫子，将长明灯调节在正中间，防止长明灯偏烧；要经常清理长明灯配风处的杂物，避免供风不足，造成火焰发飘。

3 结束语

焦化加热炉炉炉管结焦复杂，影响因素较多，为此，通过对炉管结焦理论进行研究并结合实际进行了以上操作，可以有效减缓加热炉炉管结焦，提高加热炉的长周期运行。

[1] 瞿滨.延迟焦化装置技术问答[M].北京∶中国石化出版社，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，河南舞阳人，工程师，主要研究方向为延迟焦化大平稳操作。