加热炉对流段炉管外表面污垢清除技术.ppt

加热炉对流段炉管外表面污垢清除技术 岳阳长岭设备研究所有限公司 岳阳宇翔科技有限公司 1 前言　　加热炉、裂解炉是炼油化工生产装置的主要耗能设备，随着节能工作的不断深入和发展，科研人员针对加热炉系统和部件做了大量的节能改造工作。燃烧器、炉衬、空气预热器等部件经过不断的改进已取得了良好的节能效果，而加热炉、裂解炉的一个重要传热部件——对流段炉管，其外表面积灰和结垢对传热所产生的影响还没有引起人们足够的关注。当污垢积满翅片或钉头表面时，随着对流管传热效率的下降，排烟温度的升高，加热炉最少损失了2%以上的热效率。 对流段炉管结垢比较严重情况的照片 ２炉管表面积聚污垢的过程 2.1污垢的定义 通常污垢是由灰、垢和铁锈组成的； “灰”是燃料中的可燃组分――碳元素在燃烧不完全的情况下残留下来的微粒； “垢”是燃料燃烧后残留下来的不可燃的组分，主要为钠、钾、镁等金属固体盐类； “铁锈”是炉管、翅片或钉头在高温下的氧化物和在低温下的腐蚀产物。 2.2污垢积聚的过程 2.2.1惯性沉积 加热炉在运行过程中，烟气中的油焦、碳粉、矿物质等极微小的固体颗粒在与对流段炉管表面相互碰撞时，部分颗粒在惯性力的作用下将沉积在炉管外壁的翅片（或钉头）表面。 2.2.2边界层沉积 烟气流过管束时，紧贴管壁外表面存在着一层薄薄的速度边界层，当灰垢粒子进入这一边界层后动能大大降低，会在表面上沉积下来。 2.2.3腐蚀产物 燃料中不能蒸发汽化的部分重质烃类受热后则发生热分解，留下残碳，这些残碳形成的未燃碳粒常常成为吸附烟气中硫酸的“核子”，在烟气温度接近露点的区域形成白雪状的污垢层。由于污垢中的SO2对炉管、翅片或钉头腐蚀，形成的腐蚀产物也积聚在炉管表面。 随着加热炉运行时间的延长，炉管表面积聚的污垢越来越多，特别是烧重油或减压渣油的加热炉，严重时污垢将炉管全部包裹，基本见不到炉管的翅片或钉头，大大降低了对流段炉管的传热性能，导致对流段烟气出口温度升高，加热炉热效率下降。 3 炉管结垢对生产的主要危害 就对流段炉管而言，它主要是以对流的方式传递热量，在对流段下部由于烟气温度较高，也有一定的辐射热传递。近年来由于燃料油、燃料气价格不断上涨，要求不断提高加热炉热效率。在加热炉设计上，辐射段热负荷占全炉热负荷的百分率在逐渐减少，而对流段热负荷逐渐增加。对流段热负荷由以前的20～30％增加到现在的40～50％。因此，对流段传热效果的好坏对加热炉的操作和热效率有很大的影响。当翅片（或钉头）管表面积聚一定的污垢后，对加热炉将产生以下不利的后果。 3.1大大降低传热性能增加能耗 当加热炉各项操作参数基本不变时，影响对流段传热性能的主要是炉管表面污垢的多少。炉管表面污垢产生的热阻R0表示的是污垢平均厚度δ0与污垢导热系统λ0的比值。单位为m2·℃/W 包括结垢热阻在内的烟气对流传热系数(H1)计算公式如下： 表１为当污垢厚度发生变化时烟气对流传热系数变化情况。 从表１的数据可以看出，当污垢的厚度由1mm增加到2mm时，烟气对流传热系数从70 W/ m2·℃下降到53.8 W/ m2·℃，降低23％；当污垢厚度增加到7mm时，烟气对流传热系数从70 W/ m2·℃下降到25 W/ m2·℃，降低65％； 也就是说，当翅片管或钉头管表面结垢达到一定的程度后，在加热炉有效热负荷不变的情况下，由于翅片管或钉头管表面结垢，传热效率下降后，导致排烟温度升高，势必要多烧燃料，造成炉热效率下降。 3.2减少烟气的流通面积，影响加热炉正常操作 当污垢积聚在翅片或钉头表面后，烟气流过对流段的流通面积相应减小。如果要保证对流段的热负荷与结垢前一致，由于炉管表面结垢，传热效率下降，必须多烧燃料，造成烟气总量增加，迫使烟气流速升高，烟气流动的阻力加大。特别是对烟囱抽力设计余量不足的加热炉而言，烟气流动的阻力加大后，使炉膛处于微负压或正压 操作，造成燃烧器燃烧不完全，火焰飘浮，灰尘增加，进一步增加了对流管表面的结垢，恶性循环，最后导致停炉抢修。 3.3腐蚀炉管，降低使用寿命 在对流段上部的低温受热面，结垢后的管壁更容易吸附烟气中所含的硫酸蒸气，加剧了炉管表面的腐蚀。炉管表面形成的腐蚀产物，增大了炉管的传热热阻，降低了炉管的传热效率，当炉管使用一定的时间后，随着腐蚀产物的增加，炉管管壁逐渐减薄，最后导致炉管穿孔造成安全事故。 此外，由于炉管外表面结垢传热效率下降，还将直接影响生产的处理量，降低生产效率，造成经济损失。 下面照片为炉管腐蚀情况 4炉管表面污垢清除方法 4.1除垢类型 4.1.1在线除垢：加热炉在运行过程中清除炉管表面的污垢。 清灰剂、蒸汽吹灰器、声波吹灰器、降低燃料中硫的含量、改善燃烧器； 4.1.2停工除垢：在加热炉停运期间清除炉管表面