【摘要】焦油管式炉由于焦油质量和原料供应不稳定等因素影响，导致炉管结焦，从而影响生产的正常稳定进行。本文分析了导致管式炉结焦的几个主要原因，并对比分析了蒸汽--空气清焦法、机械清焦法和在线清焦法三种常用的炉管清焦方法的优缺点。
        【关键词】管式炉；结焦原因； 分析与对策
        一、前言
        管式炉是焦油蒸馏系统的关键设备之一，其功能是将二段焦油泵输送的脱水焦油加热至380-405℃，让煤焦油中的轻油、酚油等在二段蒸发器或馏分塔内很好地分离。管式炉由于焦油质量及原料供应不稳定等纵多因素的影响，导致管式炉炉管结焦，焦油流过的阻力增加，二段焦油泵出口压力升高，同时炉管导热性能下降，炉管管壁温度上升，严重时可能导致炉管烧穿而引发事故。管式炉结焦是造成管式炉损坏的主要原因，炉管内结焦，提高了管壁温度， 从而加剧其表面的氧化和腐蚀，使管壁厚度变薄，减薄处在内压和热量的双重作用下发生变形鼓出，管子内壁和焦层之间间隙加大，使炉管其它部位的温度也逐渐升高，进而使炉管氧化减薄，最终导致炉管破裂。本文对管式炉结焦的主要原因进行综合分析，并介绍了蒸汽--空气清焦法、机械清焦法和在线清焦法三种清除结焦的常用方法，并对其优缺点进行对比研究。
        二、管式炉结焦的主要原因
        管式炉结焦由多种因素综合作用所致，结焦是炉管内的焦油温度超过一定界限后发生热裂解，变成游离炭，堆积到炉管上的现象。炉管内壁附着一层焦层以后，热阻增加，造成管壁温度升高，原料继续渗透到焦层孔隙中，继续结焦，逐渐形成越来越厚的坚实焦层，使管壁温度达到到允许值的极限。结焦量取决于焦层生成速度及焦层脱落速度两大因素，结焦是在管炉管内壁表面上产生，管内流体的温度过高，管内流体的流速慢，这些因素都会加速结焦的形成。管式炉产生结焦主要有以下原因：
        1.原料焦油性质不稳定
        煤焦油是炼焦工业煤热解生成的粗煤气中的产物之一，常温下是一种黑色粘稠液体，主要由多环芳香族化合物组成的有机混合物，含有1万多种化合物，可提取的约200种，有利用价值且提取经济合理的约50种。煤焦油的化学组成极为复杂，并且不同地区的煤焦油化学成分也有差异，不同的工艺生产出的煤焦油也有差异。煤焦油作为管式炉的原料在管式炉中发生复杂的化学反应，原料煤焦油的品质对管式炉的运行有较大影响，如果管式炉选用的原料煤焦油品质不高性质不稳定，或是焦油含水高，最终脱水效果不好，从而导致管式炉在高温下结焦。
        2.加热炉进料存在波动
        管式炉进料流量均匀，原料的化学反应才会较稳定，温度也会严格控制在较小范围内波动，管式炉的运行流程才会平稳。如果加热炉进料流量不均匀，导致炉出口温度忽高忽低，炉管的局部温度可能超过界限温度，从而可能造成管式炉结焦。进料流量不均主要有以下方面：1、泵出口压力不稳定波动较大，原料进入管式炉流量不均匀。2、并列的管道的实际内径不一致，比如管子压扁、焊缝处突出的焊瘤、杂物堵塞等，造成并列各管的流动阻力大小不一样，使原料进料流量不均；
        3.炉膛内热分布不均匀
        管式炉炉膛内热分布均匀才能确保炉内原料反应平稳，但管式炉普遍存在炉膛温度分布不均匀等缺陷，炉膛内温度控制比较困难，若炉膛某一局部温度过高，容易造成局部炉管结焦甚至烧管。管式炉出口温度波动受影响因素除了管式炉本身外，焦油预热器、一段蒸发温度的变化也可能引起出口温度的小幅波动。而炉膛内热分布不均匀是由于受热面热偏差的原因，吸热不均、结构不均、流量不均，受热面结构不一致，对吸热量、流量均有影响，这些都可能导致受热面偏差，产生热偏差的主要原因归结为吸热不均和流量不均两个方面。
        4.温度仪检测指示失灵
        管式炉是一种火力加热设备，利用燃料在炉膛内燃烧时产生的高温火焰作为热源，从而加热在炉管内高速流动的介质，达到工艺规定的温度，以供分馏、裂解等加工过程所需的热量。因此管式炉对炉出口温度的控制要求很高，要求温度波动控制在很小范围内，确保原料发生可控的化学反应，如果炉温超过一定界限，则极易导致炉内结焦。在实际生产中，管式炉对温度非常敏感，要求温度仪实时检测出温度的变化，如果温度仪指示失灵，炉温升高达到了上限而温度仪却未能准确指标出来，也会造成管内油在高温下裂化结焦。
        5.火焰扑烧管式炉炉管
        管式炉的炉管处于高温燃烧环境下运行，工艺要求对温度控制极为严格。由于炉内火焰分布不均匀，炉内各温度区域分布不稳定，热力在炉内的分布程度差，或火焰中心偏斜，出现火焰扑烧管式炉炉管的现象，将造成受热面局部结渣或积灰，会使管子之间的吸热严重不均。在燃烧过程中火焰分布不均而出现有局部火焰扑管或舔管现象，必然造成炉管受热不均匀而出现局部管壁超温，从而导致炉管局部温度过高，炉管结焦。
        三、清除结焦的对策
        当管式炉炉管结焦时,清焦的方法主要有空气--蒸汽烧焦法、机械清焦法和在线清焦法三种方法，其中空气--蒸汽烧焦法和机械清焦法必须在停炉后进行清焦,两种方法清焦效果大致相当，其典型清焦时间分别为24～48小时、18～24小时。而在线清焦法的典型清焦时间为16～24h小时，这种技术可延长管式炉连续运行时间，还可缩短停炉烧焦次数及停工检修次数。