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| 石油化工行業(yè)管式加熱爐爐管干冰清洗…… |
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1、加熱爐采用干冰清洗方式概述
加熱爐是煉油化工生產裝置的重要工藝設備，也是煉油廠消耗燃料的主要設備。據(jù)有關資料和能耗統(tǒng)計分析，2001年中國石化股份有限公司24家煉油企業(yè)有各類工藝加熱爐834臺，年耗用燃料油490kt、燃料氣2138kt，占煉油廠總能耗的33.29％，即加熱爐能耗占煉油廠總能耗的三分之一，因此提高加熱爐的熱效率已成為煉油企業(yè)節(jié)能降耗、降低煉油成本、提高經濟效益的重要環(huán)節(jié)。隨著節(jié)能工作的不斷深入和發(fā)展，燃燒器、爐襯、空氣預熱器等部件經過不斷的改進已取得了良好的效果，而加熱爐的一個重要傳熱部件—對流段爐管的管外表面積灰和結垢對傳熱所產生的影響還沒有引起人們足夠的關注。當灰垢積滿翅片或釘頭表面時，隨著對流管傳熱效率的下降、排煙溫度的升高，加熱爐最少損失2％以上的熱效率。2003年10月福建煉油化工有限公司延遲焦化裝置運行了560多天，裝置到了生產后期，加熱爐對流管積垢嚴重，要達到額定生產負荷就得提高爐膛溫度致使爐膛溫度超標，為此不得不降量運行，加工量由75t／h降為53t／h。在最近一次焦化裝置短期停工檢修時，我們采用了代表國際先進水平的新一代干冰清洗除污方法，僅用了50h的時間，對焦化加熱爐164根對流管全部進行了清洗，實踐證明達到了節(jié)約能源降低成本和延長裝置運行周期的日的，取得了良好的經濟效益和社會效益。
2、爐管表面的灰垢對加熱爐運行的影響
加熱爐在運行過程中，煙氣中的油焦、碳粉、硫化物、礦物質等固體顆粒在與對流段的爐管表面相瓦碰撞時，部分顆粒在慣性力的作用下將沉積在爐管外壁的翅片或釘頭表面。同時煙氣中的SO2等腐蝕介質對爐管有一定的腐蝕作用，腐蝕產物也容易粘附在爐管表面。隨著加熱爐運行時間的延長，爐管表面聚積的垢物越來越多，特別是以重油或減壓渣油為燃料的加熱爐，嚴重時污垢將爐管全部包裹，積灰填滿了爐管間隙，基本看不劍爐管的翅片或釘頭，大大降低了對流段爐管的傳熱性能。具體地說對加熱爐產生了以下不良的后果：
(1)增加了熱阻。通常在加熱爐設計時，選取燒氣時的結垢熱阻為0.0043m2·℃／w，選取燒油時的結垢熱阻為0.086m2·℃／w�？紤]的平均結垢厚度為1～2mm，灰垢的熱導率為0.22W／(m2·℃)。一般情況下翅片高度在10～15mm，釘頭高度為l 5～25mm，而福建煉油化工有限公司焦化加熱爐釘頭管的釘頭高度全部為25mm。從圖1中可以看出，焦化加熱爐積灰很嚴重，實際結垢厚度都在7mm以上。這樣在灰垢導熱率不變的情況下，在做傳熱計算時，翅片或釘頭管外結垢熱阻則應選取0.03 m2·℃／w，熱阻增加了5倍多。
從對流傳熱的基本公式可知．當結垢熱阻增加1倍時，包括結垢熱阻在內的總的煙氣對流傳熱系數(shù)將下降23％；當結垢熱阻增加5倍時，煙氣對流傳熱系數(shù)將下降65％。當翅片管或釘頭管表面結垢達到一定的程度后，在加熱爐有效熱負荷不變的情況下，就必然要多燒燃料，造成加熱爐熱效率的下降。
(2)減少了煙氣的流通面積，迫使煙氣流速升高，煙氣流動阻力加大。特別是對煙囪抽力設計余量不足的加熱爐而言，煙氣流動的阻力加大后，爐膛易處于微正壓操作，造成燃燒器燃燒不完全，火焰飄浮，灰塵增加，進一步增加對流管表面結垢的惡性循環(huán)。
(3)加劇了爐管的腐蝕。在對流段上部的低溫受熱面上，積灰后的管壁更容易吸附煙氣中所含的硫酸蒸氣，加劇了爐管表面的腐蝕。隨著腐蝕產物的增加，爐管管壁逐漸減薄，最后導致爐管穿孔造成安全事故。
3、干冰清洗的原理及特點
干冰清洗的原理：干冰制造機（干冰造粒機、干冰制粒機）制備干冰清洗時專用的干冰顆粒。然后利用干冰清洗機（干冰噴射清洗機、干冰噴射器、洗模機）將極低溫(-78℃)的干冰顆粒噴射向管壁(包括翅片或釘頭)．使管壁外表面的污垢冷凍至脆化及爆裂，當干冰顆粒鉆進污垢的裂縫后，隨即氣化，其體積瞬問膨脹近800倍，從而把污垢帶離管壁表面。干冰清洗除污過程是一個全物理過程，它用壓縮空氣(0.8MPa左右)作為動力，把干冰顆粒噴射向爐管外表面，但實際清洗并非依賴風力，而是利用干冰的低溫性，故在清洗時可調低風壓以便不損壞處理物的結構和表面。在清洗頑固污垢時，可以增加壓縮空氣的壓力，配合干冰的冷凍特性，達到雙管齊下的目的，則有更好的除污效果。
干冰清洗的特點：
一是應用范圍廣。只要是用硬幣能刮掉的各種污垢，均可快速清洗干凈。對不同形狀的表面更換不同結構的噴嘴，就可完成清洗任務；
二是使用經濟高效。干冰清洗除污法可以直接在生產線上進行，不需拆卸。不影響生產。干冰顆粒噴射到處理物表面后，瞬間氣化，毫不殘留，不會產生二次廢料，清洗過程無二次污染。電器設備無需段電清洗．耐電壓34kV。同傳統(tǒng)的噴砂、水洗、化學方法等清洗技術相比，成本低廉。
三是使用安全和環(huán)保。其標準符合美國環(huán)保署EPA、美國藥品食_Ⅱ管理局FDA及usDA之認證規(guī)定。操作簡便安幸，對人體對設備無損害，清洗過程無二次污染。
4、干冰清洗的方法及步驟
例最近某煉油化工有限公司焦化裝置停工檢修時間只有5天，時間短、任務重，故加熱爐的清洗首次采用干冰清洗技術。該工程采用兩臺突馳干冰清洗機和兩臺空壓機及兩套施工用具，分兩班倒，進行24小時不間斷作業(yè)。在做好各項自身準備后，再進入加熱爐進行對流管外表面的清洗工作。
洗清步驟：
(1)施工人員在每一段層之間鋪上防火帆布．用于積垢的收集。
(2)施工人人員從爐頂進入第一管排，使用特制的干冰噴槍對爐管頂面及兩側進行清洗。
(3)施工人員從人孔進入爐內將清洗第一段爐管掉下來的灰渣清除．同時將第一段爐管的底部灰垢清洗干凈，再對第二段的爐管進行清洗。
(4)以此類推直到清洗完最后一排爐管為止。
5、干冰清洗的效果
該加熱爐經清洗后，清除下來的灰垢量約為23袋重約3.4t。清洗后爐管及釘頭表面見金屬底色，除污率達到85％以上。
清洗前后加熱爐的主要運行參數(shù)見表1。
從表l可以看出，清洗后的加熱爐熱效率提高了2.3%，加工量由50.761t／h提高到
67．990t／h，加工噸原料的燃料氣單耗由3l.19kg／t下降到29.78kg／t，年加T量按700 ktt計算，焦化加熱爐清洗后可產生的經濟效益如下(按每噸燃料氣1250元計)：
70(31.1 9-29.78)1.250=123.38萬元
由此可見，管式加熱爐對流管的干冰清洗時間短，經濟效果良好，環(huán)保安全，值得推廣。 |
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