機(jī)械清焦在延遲焦化加熱爐的應(yīng)用

1、機(jī)械清焦在延遲焦化加熱爐的應(yīng)用馮虎成，龔頌泉摘要：長嶺分公司1.2Mt/a延遲焦化裝置加熱爐于2011年10月首次實(shí)施了機(jī)械清焦作業(yè)。機(jī)械清焦是利用清焦球作為清焦工具，用泵打出2MPa4MPa壓力的水流，將附著在爐管內(nèi)壁上的焦層及鹽垢刮除干凈。與傳統(tǒng)清焦作業(yè)相比，機(jī)械清焦對(duì)爐管內(nèi)壁無傷害，同時(shí)清焦更加徹底。關(guān)鍵詞：延遲焦化 機(jī)械清焦 加熱爐 應(yīng)用延遲焦化反應(yīng)是指渣油在加熱爐的入口處注入一定量的軟化水，以使油品在爐管內(nèi)的流速達(dá)到一定的值，使其焦化反應(yīng)延遲到焦炭塔內(nèi)進(jìn)行。延遲焦化加熱爐是一臺(tái)反應(yīng)裂解爐，渣油在爐管內(nèi)被快速加熱升溫到500左右，由于加熱爐的輻射段溫度超過了渣油臨界結(jié)焦溫度，部分渣油組

2、分會(huì)發(fā)生熱裂解和縮合反應(yīng)，爐管內(nèi)就產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。焦化加熱爐爐管結(jié)焦后一般通過停工或在線燒焦、機(jī)械清焦等處理。長嶺分公司延遲焦化裝置于2011年9月26日起全面停工檢修，10月6日至13日對(duì)焦化爐303進(jìn)行了機(jī)械清焦作業(yè)。在此前一個(gè)月，爐303進(jìn)行了在線燒焦作業(yè)。焦化加熱爐303對(duì)流段及輻射段共152根，爐管全部為Cr5Mo合金爐管，其中，輻射管組規(guī)格：直徑為114.3 mm壁厚8.56mm單根長度16.3m104根；對(duì)流爐管組規(guī)格：直徑為114.3mm壁厚8.56mm單根長度 16.3 m 48根，爐管總長2477m。1 機(jī)械清焦原理機(jī)械清焦采用機(jī)械方法在爐管入口、出口通過特殊管道與清焦工程車

3、相連接，發(fā)射由彈性的高密度發(fā)泡塑料合成樹脂制成，外形如子彈狀，在其體上裝有清焦釘頭的清焦球。球體由設(shè)備發(fā)出的水壓推動(dòng)（水壓最大4MPa，正常2MPa左右），通過球體與爐管焦體機(jī)械磨擦，清除結(jié)焦物。清焦球有多種規(guī)格，適合直徑50mm300mm的爐管或管道。當(dāng)管道或爐管完全堵塞的情況下，不能進(jìn)行清理工作。清焦球材質(zhì)是合成樹脂，制造時(shí)要比管子的內(nèi)徑稍大一些，由于它具有很好的彈性，且收縮率較大(可達(dá)15%65%)，能夠很容易地通過彎管、T 形管、U形管及短直徑彎管等。釘頭的形狀有方形、半圓頭銼刀形等，使用的材質(zhì)比結(jié)垢硬、比熱管軟，其目的在于不損傷管的內(nèi)壁面，一般根據(jù)加熱管的材質(zhì)來選擇清焦的釘頭。清焦球

4、外型見圖1，清焦球運(yùn)行狀況見圖2。圖1 清焦球外形圖圖2 清焦球在彎頭處運(yùn)行示意圖2 機(jī)械清焦準(zhǔn)備工作（1）機(jī)械清焦前，將加熱爐爐管進(jìn)行退油和爐管吹掃并將爐管及爐室溫度降至100以下。（2）清焦前進(jìn)行技術(shù)交底，定位現(xiàn)場設(shè)備安裝位置（發(fā)射器和接收器位置）。（3）拆除爐管進(jìn)口和出口處閥門及法蘭，以便于安裝清焦發(fā)射器和接收器，不進(jìn)行清焦的管線需安裝盲板以保護(hù)管線，并拆除爐管內(nèi)所有插入爐管內(nèi)部阻礙清焦球通過的熱電偶及套管，并將開口用盲板盲死。（4）確定現(xiàn)場水源和污水排放位置。（5）確保供風(fēng)和供電設(shè)備風(fēng)源（0.7MPa接頭DN20）、電源（220V 16A）。（6）安排專人拆卸、安裝法蘭以及現(xiàn)場協(xié)調(diào)人員

5、。3 機(jī)械清焦流程和主要操作機(jī)械清焦流程見圖3。（1）在機(jī)械清焦前，在加熱爐A路對(duì)流室入口和輻射室出口安裝轉(zhuǎn)向彎頭，并將其接至機(jī)械清焦專用發(fā)射器上，確保清焦流程正確暢通。（2）將管道進(jìn)出口處的2個(gè)發(fā)射器連接上高壓管軟，管另一端連接高壓水泵的兩個(gè)端口，使?fàn)t管的進(jìn)出口及水泵形成一個(gè)環(huán)狀循環(huán)。（3）打開發(fā)射器，放入清焦測試球后關(guān)閉發(fā)射器。利用高壓水流將清焦測試球送入要清焦的管道內(nèi)，清焦測試球經(jīng)過循環(huán)后被管道另一端發(fā)射器回收。從回收的清焦測試球外觀來判斷管道內(nèi)的結(jié)焦情況。圖3 機(jī)械清焦流程示意圖（4）根據(jù)回收的清焦測試球情況選擇合適的清焦球放入發(fā)射器進(jìn)行管道清理。清焦球在管道內(nèi)一端通過水壓被推向管道另

6、一端，清焦球通過表明突出的金屬顆粒對(duì)管道內(nèi)徑表面實(shí)施機(jī)械摩擦，當(dāng)清焦球到達(dá)管道的另一端時(shí)改變水流方向，使清焦球返回，從而形成反復(fù)機(jī)械摩擦管道。（5）經(jīng)過幾個(gè)回合后，再放入另一個(gè)直徑稍大的清焦球來回清理。清焦球由小到大進(jìn)行清理至爐管清理干凈，確定爐管清理干凈后放入最后一個(gè)大于爐管直徑7%的清焦球進(jìn)行來回清掃，以保證徹底完全清理干凈。（6）管道清理完畢后再放入清焦測試球來觀察管道內(nèi)情況，確保最好的清焦效果。前后兩次清焦測試球狀況對(duì)比見圖4。圖4 前后兩次清焦測試球狀況對(duì)比4 爐管結(jié)焦情況判斷（1）在加熱爐機(jī)械清焦過程中，可根據(jù)各路爐管清焦前后水流顏色、壓力和流量變化判斷管內(nèi)結(jié)焦情況。清焦前期，水流

7、顏色呈黑色，水流壓力和流量變化范圍大說明爐管內(nèi)有焦堵；清焦后期，清焦球緊貼爐管運(yùn)行，水流顏色呈鐵銹的顏色，水流壓力和流量穩(wěn)定說明爐管內(nèi)焦垢被清理干凈。（2）根據(jù)清焦球顏色和附著物判斷管內(nèi)結(jié)焦厚度。爐管內(nèi)焦垢多，打出來的清焦球附著物多且顏色呈黑色。如圖4所示為首次進(jìn)入爐管和最后一次進(jìn)入爐管的清焦球顏色變化對(duì)比。（3）根據(jù)清出的焦塊和焦粉判斷爐管內(nèi)結(jié)焦情況。對(duì)清理出來的焦垢和焦粉進(jìn)行物質(zhì)組成分析，可以得出爐管內(nèi)結(jié)焦物的灰分、揮發(fā)分、硫含量等情況。5 機(jī)械清焦后效果為比較機(jī)械清焦后爐管內(nèi)清焦效果，在檢修開工后，通過DCS采集爐管和煙氣溫度數(shù)據(jù)與清焦前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，見表1、表2。 表1 機(jī)械清焦前后對(duì)

8、流室煙氣溫度對(duì)比 對(duì)流室煙氣溫度ABCD清焦前678640696691清焦后655639656671對(duì)流出口溫度ABCD清焦前364370361368清焦后358361356358爐膛溫度ABCD清焦前744621622700清焦后709605602699 表2 機(jī)械清焦前后爐管溫度對(duì)比 爐管溫A1A2A3A4A5A6A7A8A9清焦前563535504498506468550470419清焦后555521512497532460543469414爐管溫B1B2B3B4B5B6B7B8B9清焦前562537563471494626574557478清焦后56050155446047261155

9、6549475爐管溫C1C2C3C4C5C6C7C8C9清焦前661463616498436418430-438清焦后652450590481432399399-435爐管溫D1D2D3D4D5D6D7D8D9清焦前653524465455489479638541448清焦后641523460450485476639538445從表1、表2可以看出，通過機(jī)械清焦后加熱爐對(duì)流室煙氣溫度、爐膛溫度平均降低了2030，爐管溫度也有不同程度下降，同時(shí)，在相同處理負(fù)荷下，爐管壓力明顯下降，瓦斯消耗量也下降。說明本次機(jī)械清焦效果顯著。6 機(jī)械清焦與傳統(tǒng)清焦比較在機(jī)械清焦之前，長嶺延遲焦化加熱爐一直采用燒焦

10、方法進(jìn)行清焦。即在爐膛保持一定溫度下，通過調(diào)整注入爐管內(nèi)的空氣量和蒸汽量，使?fàn)t管內(nèi)的焦層和氧氣緩慢燃燒，殘留物和放出的熱量由蒸汽帶走。燒焦過程中必須防止堵管，一旦發(fā)生堵管處理相當(dāng)困難，對(duì)爐管傷害較大，同時(shí)燒焦勞動(dòng)強(qiáng)度大，而機(jī)械清焦時(shí)間短，爐管清洗更加徹底干凈，對(duì)爐管傷害極小，更加安全環(huán)保。機(jī)械清焦與傳統(tǒng)清焦對(duì)比見表3，對(duì)爐管影響情況見圖5。表3 機(jī)械清焦與傳統(tǒng)清焦比較項(xiàng)目方法機(jī)械清焦燒焦化學(xué)清洗對(duì)爐管腐蝕/損傷無有有清焦球的特殊構(gòu)造不會(huì)對(duì)爐管造成損傷在燒焦過程中溫度的變化較大本身對(duì)爐管內(nèi)壁有一定損傷火險(xiǎn)無有有零風(fēng)險(xiǎn)高風(fēng)險(xiǎn)高風(fēng)險(xiǎn)清焦過程中的風(fēng)險(xiǎn)無有無控制系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)控清焦情況結(jié)焦情況嚴(yán)重時(shí)易堵無對(duì)環(huán)境的影響無有有所有清除的焦塊都被收集起來集中處理，水為循環(huán)用水排出大量含有堅(jiān)硬固體的熱水和蒸汽需要大量的水來中和清洗劑最終效果100%75%50%能夠徹底的清除爐管內(nèi)焦炭鹽垢等不能清除硬焦不能清除圖5 燒焦與機(jī)械清焦對(duì)爐管影響效果示意圖7 結(jié)束語本次機(jī)械清焦作業(yè)首次成功應(yīng)用于長嶺分公司焦化裝置加熱爐，取得了明顯的效果。與傳統(tǒng)燒焦相比，爐管清潔更加徹底、干凈；爐管損傷?。荒軌蚯宄隣t管內(nèi)壁的重金屬和鹽