裂解爐除焦除垢現狀

⑴ 乙烯裂解爐的節能措施

1. 改善裂解選擇性
對相同的裂解原料而言，在相同工藝設計的裝置中，乙烯收率提高1%，則乙烯生產能耗大約相應降低1%。因此，改善裂解選擇性，提高乙烯收率是決定乙烯裝置能耗的最基本因素。通過裂解選擇性的改善，不僅達到節能的效果，而且相應減少裂解原料消耗，在降低生產成本方面起到十分明顯的作用。
（1）採用新型裂解爐。新型裂解爐均採用高溫-短停留時間與低烴分壓的設計。20世紀70年代，大多數裂解爐的停留時間在0.4s左右，相應石腦油裂解溫度控制在800-810℃，輕柴油裂解溫度控制在780-790℃。近年來，新型裂解爐的停留時間縮短到0。2s左右，並且出現低於0.1s的毫秒裂解技術，相應石腦油裂解溫度提高到840℃以上，毫秒爐達890℃；輕柴油裂解溫度提高到820℃以上，毫秒爐達870℃。由於停留時間大幅度縮短，毫秒爐裂解產品的乙烯收率大幅度提高。對丁烷和餾分油而言，與0.3-0.4s停留時間的裂解過程相比，毫秒爐裂解過程可使乙烯收率提高10%-15%。
（2）選擇優質的裂解原料。在相同工藝技術水平的前提下，乙烯收率主要取決於裂解原料的性質，不同裂解原料，其綜合能耗相差較大。裂解原料的選擇在很大程度上決定乙烯生產的能耗水平。通過適當調整裂解原料配置結構，優化煉油加工方案，增加優質乙烯原料如正構烷烴含量高的石腦油等供應，改善原料結構和整體品質，在提高乙烯收率的同時，達到節能降耗的目標。
（3）優化工藝操作條件。通過優化裂解爐工藝操作條件，不僅能使原料消耗大幅度降低，也能夠使乙烯生產能耗明顯下降。不同的裂解原料對應於不同的爐型具有不同的最佳工藝操作條件。對於一定性質的裂解原料與特定的爐型來說，在滿足目標運轉周期和產品收率的前提下，都有其最適宜的裂解溫度、進料量與汽烴比。如果裂解原料性質與原設計差別不大，裂解爐最優化的工藝操作條件可以參照設計值。反之，則需要利用SPYRO軟體或裂解試驗裝置對原料重新評價，以確定最佳的工藝操作條件。
2 延長裂解爐運行周期
（1）優化原料結構與工藝條件。
裂解原料組成與性質是影響裂解爐運行周期的重要因素。一般含氫量高、低芳烴含量的原料具有良好的裂解性能，是裂解爐長周期運行的必要條件。對不飽和烴含量較高的原料進行加氫處理，是提高油品質量的有效途徑。當裂解原料一定時，工藝條件是影響裂解爐運行周期的主要因素。低烴分壓、短停留時間和低裂解溫度有利於延長裂解爐運行周期。但考慮到烯烴收率與蒸汽消耗，需要對裂解深度與汽烴比控制加以優化。
（2）採用在線燒焦。裂解爐在線燒焦是在爐管蒸汽-空氣燒焦結束後，繼續對廢熱鍋爐實施燒焦。與傳統的燒焦方式相比，在線燒焦具有明顯的優勢。一是裂解爐沒有升降溫過程，可以延長爐管的使用壽命，並可節省裂解爐升降溫過程中燃料與稀釋蒸汽的消耗；二是由於在線燒焦，裂解爐離線時間短，可以提高開工率，並可增加乙烯與超高壓蒸汽的產量。目前BASF在線燒焦程序已在國內外乙烯裂解爐上成功應用了多年，事實證明，採用在線燒焦可大大減少廢熱鍋爐的機械清焦次數，有效地降低乙烯裝置的能耗。

⑵ 為什麼說石油化工生產的龍頭是裂解爐

石油組成比較復雜，即使成油品，也是眾多組分的混合物。例如汽油中就含有上百種碳氫化合物，它們的沸點范圍從室溫到200℃，其主要組分為烷烴、環烷烴、烯烴和芳香烴。

裂解爐當石油作為燃料燃燒時，可以直接利用這些混合物。但將石油作為化工原料時，必須先將其中所含的各種化合物通過化學反應轉化成分子較小的烴類，如乙烯、丙烯、苯和甲苯等，這個重任就落在乙烯裝置的龍頭—裂解爐來完成。目前，世界上石油化工產品的原料主要出自裂解爐。

裂解爐以輕烴、石腦油、柴油等作為裂解原料，在水蒸氣的伴隨下，約在800℃的高溫下，在很短的時間里（0.2秒或更短）完成裂解反應，形成低分子量的烴類，再經過分離提純就可得到目的產物：三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯和二甲苯）和副產物（裂解焦油等）。通常用乙烯、丙烯的產率和能量消耗來衡量裂解爐的技術水平。目前，經濟合理的裂解裝置，其乙烯年生產能力都在60萬噸甚至達到百萬噸以上，所以，工業裂解爐絕大多數是鋼鐵構成的龐然大物。

工業上採用的是管式裂解爐，它和蒸汽鍋爐一樣，爐內有許多按一定規則排列的合金鋼管。蒸汽鍋爐管內通水，管外燒火加熱，在一定溫度下使水變蒸汽；而裂解爐和燒鍋爐的道理一樣，只不過管子內通的是裂解原料。裂解原料經預熱後，與過熱蒸汽混合進入裂解爐上部即對流段爐管，將裂解原料升溫至600℃左右，此時原料全部氣化，然後進入裂解爐下部即輻射段爐管，此時輻射段爐膛溫度高達1000℃，氣化的原料很快升至800℃左右，發生裂解反應。裂解是強吸熱反應，燃料氣通過噴嘴噴入爐膛燃燒，以加熱輻射段爐管，燃燒後的高溫煙氣繼續加熱對流段爐管，然後從煙囪排出。

從裂解爐出來的高溫裂解氣，立即進入廢熱鍋爐，一方面回收裂解氣的熱量，產生高壓蒸汽，用以驅動各種機泵，另一方面必須使裂解氣快速降溫至500℃以下，防止繼續發生反應。降溫後的裂解氣進入急冷系統，進一步冷卻，除去液體產物，再送至壓縮分離部分。

裂解過程中，除了生成以「三烯」為主的氣體產物和以「三苯」為主的液體產物以及裂解焦油等副產物外，還有少量的焦炭結在裂解爐管內壁和廢熱鍋爐的換熱管內。這就像飯鍋底結的鍋巴和水壺底結的水垢一樣，影響傳熱，必須定期清除，稱為「清焦」。兩次清焦的間隔，稱為裂解爐的運轉周期，運轉周期越長效率越高。

裂解反應對石油化工的發展相當重要，因此，裂解爐是石油化工的龍頭。

⑶ 裂解爐燒焦概念是什麼

爐管內由於裂解反應，時間一長，會產生一層焦，阻止熱量的傳遞，由於裂解反應是強吸熱反應，結焦後，反應溫度達不到要求，乙烯等收率會降低，另外，結焦後對爐管本身的性能也會有影響，所以要通過清焦風（空氣），將這層焦燒掉。

⑷ 裂解爐運行為什麼要燒焦

蒸汽裂解制乙烯，溫度800多度。有機物在這樣高的溫度下發生裂解，自然有少量的碳生成，就是結焦。盡管採用多種方法防結焦，但是效果都不是特別理想。

⑸ 汽化爐的焦油和水分怎樣解決

解決焦油的方法
1，水洗，噴淋，生物質過濾。
且不說水洗會二次污染，參與過濾的生物質需經常更換，就說這套凈化設施的成本，和需要二次動力就阻礙了戶用秸桿汽化爐的發展。有說用離心式引風機能解決二次動力，以便完成水洗，試問：80瓦以下的引風機能配套嗎，說是80瓦，在負荷時100瓦也要多，況且單一水洗根本不能完全解決焦油問題，還要有旋風除塵，低溫過濾，等一系列方法。所以該方法只適合大型集中供氣系統。
2. 高溫裂解

每個秸桿汽化爐都有4個反應層，乾燥，裂解，還原，氧化〈燃燒〉。為什麼我們的汽化爐產的氣不純凈，含大量的焦油，水呢？不是我們的爐子沒有還原反應層，而是氣體在還原層停留的時間太短，溫度有太低，滿足不了完全還原條件而已。
現重點說還原反應：在還原層已沒有氧氣的存在，在燃燒反應中生成的二氧化碳在這里同碳，水蒸汽發生還原反應，生成一氧化碳和氫氣這些可燃氣體，還原層的主要產物為一氧化碳，氫氣，這些熱氣體同燃燒層生成的部分熱氣體進入裂解層。由於還原反應是吸熱反應，在這里溫度減低到700度左右。由於水和碳的反應是可逆反應，溫度低於700度時，水蒸汽與碳的反應速度極為緩慢，在400度時幾乎沒有反應發生，只有在800度開始，反映才會有明顯增加。熱解過程包含許多復雜的反應，250度時的主要產物是co2,co,h2o,焦碳。400度時又發生一些反應，生成co2,co,h2o,h2,ch4,焦碳，焦油。溫度繼續生高到800度並有足夠的停留時間時，出現二次反應，既：還原反應。水和碳反應生成一氧化碳和氫氣，焦油裂解為氫，甲烷，輕脛類可燃氣體和碳。溫度升到1000度時，還原速度達到頂峰，只須1秒時間。
目前我們的秸桿汽化爐產的氣不純凈，不易點燃，就是這個還原反應的條件達不到，二次污染不說，氣的熱值也不高，所以戶用秸桿汽化爐要在結構上變化滿足還原反應的條件，產的氣就是永不冷凝的，純凈的熱值高的可燃氣體。並不象有些人說的焦油和水是世界難題。
高溫裂解一論中指出：焦油，水的排放不僅二次污染，還降低了可燃氣體的含量。下吸式汽化爐也僅僅是少部分解決了該問題，它還需配備凈化裝置。上吸的就不要再提拉。原因就是在還原層的裂解溫度不夠。高溫裂解需要1000-1200度的高溫。這溫度只有在氧化層《燃燒層》，才能達到，所以，高溫裂解在理論上成立，在實驗室也能達到理想效果，但，在實際的生產，加工，推廣，老百姓應用中達不到理想效果。為解決高溫的瓶頸，採用催化裂解。
催化裂解就是在還原反應過程中加入催化劑，參與還原反應。關於催化裂解的反應機理很復雜，不在贅述。單說這催化裂解技術的應用：使用催化劑的最大目的是：把裂解還原的溫度降低拉，就是說焦油在催化劑的作用下，只需750度的高溫就開始急劇裂解，焦油裂解效率達百分之99，而在還原層的溫度剛好滿足催化裂解所需溫度。就是說催化裂解也需要高溫，不過是利用自供熱系統而已。並不是象某些人說的低溫裂解，在外置凈化器內填充催化劑來裂解，這理論純屬忽悠，充其量不過是化學分解而已，與降溫冷凝排焦並無二致。催化裂解在750度溫度以下並不能實現。
3.催化裂解
焦油含量在0. 02-0. 05g/m，(標准狀態下)范圍內是可以接受的，但以目前的氣化技術分析，在沒有採用專門的焦油裂解設備情況下，大部分氣化工藝中原始氣體中焦油含量在2一50g/m3之間，凈化系統的凈化效果至少需要99％一99.9%才能達到氣化要求，所以單一任何一種除焦過程很難滿足氣化工藝的要求，需要採用多凈化過程相結合的除焦除塵工藝。
以目前的除焦技術看，水洗除焦法存在能量浪費和二次污染現象，凈化效果只能勉強達到內燃機的要求;熱裂解法在1100℃以上能得到較高的轉換效率，但實際應用中實現較困難;催化裂解法可將焦油轉化為可燃氣，既提高系統能源利用率，又徹底減少二次污染，是目前較有發展前途的技術。
①焦油催化裂解的原理。盡管在生物質氣化過程中採取各種措施控制焦油的產生，但實際上氣體中焦油的含量仍遠遠超出應用允許的程度，所以對氣體中的焦油進行處理，是有效利用燃氣必不可少的過程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先進的辦法。以往簡單的水洗或過濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來，然後作為廢物排放，既浪費了焦油本身的能量，又會產生大量的污染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為永久性氣體，與可燃氣一起被利用。所以它既減少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。但熱裂解需要很高的溫度(1000-1200℃)，所以實現較困難。催化裂解利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低(約750一900℃)，並提高裂解的效率，使焦油在很短時間內裂解率達99%以上。
焦油的成分影響裂解的轉化過程，但不管何種成分，裂解的最終產物與氣化氣體的成分相似，所以焦油裂解對氣化氣體質量沒有明顯影響，只是數量有所增加。對大部分焦油成分來說，水蒸氣在裂解過程中有關鍵的作用，因為它能和某些焦油成分發生反應，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產生，又提高可燃氣的產量。
②催化劑的特點及選擇。生物質焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似，所以關於催化劑的選用可從石油工業中得到啟發。但由於焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實際意義.所以人們除利用石油工業的催化劑外，還大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白雲石等天然產物。
③焦油催化裂解的工藝條件。焦油催化裂解除要求合適的催化劑外，還必須有嚴格的工藝條件口和其他催化過程一樣，影響催化效果最重要因素有溫度和接觸時間，所以其工藝條件也是根據這方面的要求來確定的。
④實現催化裂解工藝要求的關鍵。對理想的白雲石催化劑，裂解焦油的首要條件是足夠高的溫度(800℃以上)，這一溫度與流化床氣化爐的運行溫度相似。有關的實驗表明，把白雲石直接加人流化床氣化爐中對焦油有一定的控制效果，但並不能完全解決問題。這主要是由於氣化爐中焦油與催化劑的接觸並不充分(因為焦油的產生主要在加料口位置，但即使循環流化床，加料口以上的催化劑數量也不可能很多)。所以為了達到預期效果，氣化和焦油裂解一般要求在兩個分開的反應爐中進行，這就使實際應用出現下列難題。
a.氣化爐出口氣體的溫度己降至600℃左右，為了使裂解爐的溫度維持在800℃以上，必須外加熱源或使燃氣部分燃燒(一般燃燒份額為5%一10%)，這就使氣化氣體質量變差，而且顯熱損失增加。
b.不管裂解爐採用固定床還是流化爐，氣化氣體中灰分或炭粒都有可能引起裂解爐進口堵塞。所以裂解爐和氣化爐之間需增加氣固分離口裝置，但不能使氣體溫度下降太多，這就使系統更加復雜。
C.由於焦油裂解需獨立的裝置，而且由於高溫的要求，裂解裝置要連續進行(否則效率太低)，這就使催化裂解技術只適於較大型的氣化系統，限制了該技術和適用性。
所以應用焦油催化裂解的關鍵，就是針對不同的氣化特點，設計不同的裂解爐，盡可能降低裂解爐的能耗並提高系統熱效率

⑹ 在管式裂解爐中為什麼會結焦結焦對生產操作有什麼影響

鍋爐結焦與煤炭含硫量沒有必然關系。
燃煤鍋爐的結焦原因及預防
鍋爐結焦是燃煤鍋爐運行中比較普遍的問題,結焦是煤粉爐中熔融的渣粒粘結在受熱面上的一種現象。一般情況下,爐膛火焰的溫度很高,在此溫度下,燃料燃燒後的灰多呈熔化或軟化狀態。隨著煙氣一起運動的灰渣粒,由於爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻。如果液態的渣粒在接近水冷壁或爐牆前,已經因為溫度降低而凝固,當附在受熱面管壁上時,將形成一層疏鬆的灰層,運行中通過吹灰很容易除掉。若渣粒是以液態或半液態粘附到受熱面管壁或爐牆上,將形成一層緻密的灰渣層,稱為結焦。

受熱面結焦後,結焦層熱阻很大,受熱面傳熱能力下降,爐內吸熱減少,導致煙溫升高,鍋爐排煙損失增大。與此同時,會引起汽溫偏高,運行中為保持額定參數,不得不增加減溫水量,甚至被迫降低出力。爐膛出口溫度升高引起爐膛出口結焦後,增加了煙氣阻力,也會造成鍋爐運行經濟性降低。水冷壁結焦後,傳熱能力下降,結焦和不結焦部分受熱不均勻,可能引起水冷壁爆管事故。爐內結焦後,爐膛出口煙溫上升引起過熱汽溫升高,而過熱器、再熱器結焦會加大熱偏差,導致高溫過熱器、高溫再熱器超溫爆破。當鍋爐結焦嚴重,大焦突然落下時,還有可能造成滅火,甚至砸壞水冷壁管子,造成惡性事故。
1 鍋爐結焦原因
從根本上看,燃煤電廠爐內結焦問題既是一個復雜的物理化學過程,也是一個爐內含灰氣流的流動和傳熱傳質過程。根據有關文獻資料對電廠結焦鍋爐進行分析調查,影響燃煤鍋爐結焦因素主要有4個:煤質特性,鍋爐設計特性參數(qv,qf,qr),爐內燃燒的空氣動力場特性及鍋爐的運行管理。鍋爐發生結焦多是各種因素復合作用的結果,以煤質特性影響最大,鍋爐特性參數次之,然後是空氣動力場特性,運行管理方面的原因也不可忽視。
1.1 煤質特性
在影響結焦的因素中,煤質特性是主要的。近幾年來,由於燃料供應緊張,往往煤質很難滿足鍋爐設計煤種的要求。煤在燃燒時,其灰分熔融特性用變形溫度t1、軟化溫度t2和熔化溫度t3來表示,軟化溫度t2的高低是判斷煤灰是否容易結焦的主要指標。灰的成分不同,其熔點也不同。當煤中的硫化鐵、氧化亞鐵、氧化鉀和氧化鈉含量大時,灰熔點低,就容易結焦;當煤中的氧化硅、氧化鋁含量大時,灰熔點就高,就不容易結焦。煤的灰熔點一般在1250～1500℃,而有些煤的灰熔點則低於1100℃,鍋爐燃用這種煤就非常容易結焦。
另外,同一種灰分,其周圍介質性質改變時,熔點也要發生變化。如灰分與一氧化碳、氫氣等還原性氣體相遇時,其熔點會降低,這是因為還原性氣體在高溫下能將灰分中的高熔點氧化鐵還原成熔點低的氧化亞鐵。所以,在還原性介質中測得的灰熔點要比在氧化性介質中測得的灰熔點低。
1.2 鍋爐設計特性參數的影響煤粉鍋爐爐膛是鍋爐最主要的組成部分之一,除了與燃燒器一起形成良好的燃燒條件以利於燃料著火外,主要是保證燃料的燃盡和將燃料產生的煙氣冷卻至必要的程度。爐膛結構設計特性對結焦影響很大,爐膛容積熱負荷qv、爐膛截面熱負荷qf是根據設計煤種和額定參數設計的。qv過大表示爐膛容積過小,爐膛水冷壁面積設計過小,爐膛內火焰溫度高,容易造成結焦;相反,如果qv過小,則表示爐膛容積過大,爐內水冷壁布置增加,爐膛內火焰溫度偏低,容易滅火。爐膛截面熱負荷qf決定爐膛截面尺寸,qf越小,表示釋放同樣熱量時,爐膛截面愈大,爐膛截面周界長度也大,燃燒區域每米爐膛高度沿橫截面周界所具有的輻射受熱面越多,傳熱能力越強,就越不容易結焦。qf選取比qv更為重要,因為這一數值的大小決定了爐膛形狀,直接影響空氣動力場,它的選取與燃料種類、灰渣特性、排渣方式、燃燒方式有關。
隨著鍋爐容量的增大,燃燒器採用多層布置,燃燒器區域壁面熱負荷qr表示爐內燃燒區域溫度水平與換熱強度,是設計大型鍋爐時作為qv和qf的一種補充指標,qr越大說明爐膛燃燒區域受熱面溫度水平高,容易引起受熱面結焦,為了防止qr過高,可將上下排燃燒器距離拉大,降低qr,對燃用有嚴重結焦傾向的煤有利。qv、qf、qr是衡量鍋爐爐膛燃燒的重要參數,也是判斷鍋爐是否容易結焦、燃燒是否穩定的重要依據。
1.3 空氣動力場特性影響爐內空氣動力工況不良而造成的燃燒切圓過大或燃燒中心偏離,也會造成高溫煙氣流沖刷水冷壁面,使熔渣在接觸壁面前無法凝固而結焦。
1.3.1 爐內實際切圓切向燃燒在爐內形成強烈旋轉上升的氣流,氣流最大切向速度的連線構成爐內實際切圓,爐膛中心是速度很低的微風區,這就是切向燃燒鍋爐爐膛內空氣動力場的特點。實際切圓是切向燃燒的一個重要參數,對爐膛結焦、穩燃以及爐膛出口的煙速、煙溫偏差都有重要的影響,實際切圓偏大則容易引起結焦,實際切圓偏小則影響燃燒穩定性。因此,保證適中的實際切圓直徑非常重要,影響實際切圓直徑的主要參數有安裝切圓直徑、燃燒器高寬比、燃燒器的間隙率、一、二次風動量比、燃燒器噴口總面積與爐膛截面積比及燃燒器擺角等。
1.3.2 一次風射流剛性
剛性是抗偏轉能力的衡量標准,與噴口的結構及射流的動量有關,細長型噴口射流剛性比短粗型要強,當一次風射流動量增大時,氣流抗偏轉能力變強。
1.3.3 射流兩側補氣條件差異射流兩側補氣條件主要由爐膛截面長寬比、假想切圓直徑、燃燒器組高寬比確定。對爐膛截面長寬比大的爐膛,燃燒器軸線與兩側牆面的夾角差增大,當假想切圓直徑增大時,也導致同樣的結果,燃燒器軸線與兩側牆面的夾角不等,造成射流兩側補氣條件差別大,引起作用在射流兩邊的壓差,使氣流容易貼邊而結焦。
1.3.4 燃燒器組高寬比及燃燒器噴口間隙燃燒器組高寬比及燃燒器噴口間隙也影響射流兩側補氣條件。燃燒器組高寬比越大時,燃燒器組中間部分從上下兩側獲取補氣的條件越差,爐內旋轉強度增加,一次風貼牆嚴重引起結焦。
1.3.5 一、二次風動量比一次風速主要根據煤粉著火以及輸送的需要和火焰傳播速度選取,二次風主要是根據風粉氣流擴散混合燃燒和焦碳燃盡的需要選取。一次風射流偏轉的主要原因是上游鄰角橫掃過來的慣性力,該慣性力是由上游一、二、三次風混合後形成的綜合動量。一、二次風動量比越大,則一次風射流偏轉程度越大,爐內實際切圓越大,越容易引起結焦。
1.4 運行管理方面的原因
爐內過量空氣系數、四角風粉的均勻性、爐內溫度水平、煤粉細度、一次風速、鍋爐是否超負荷運行等都會影響結焦。另外,是否及時吹灰對爐內結焦也有影響。
2 預防措施
2.1 合適的爐膛熱負荷
由於實際燃用煤與設計煤種不同,會造成qv、
qf過高而產生結焦,可通過改造燃燒器或衛燃帶來降低燃燒器區域的熱負荷,使爐膛內溫度場分布合理,避免發生結焦。
2.2 合理的煤粉細度
根據實際煤種情況,通過對煤粉分離器及制粉系統的調整,保證合適的煤粉細度,當燃煤的揮發分有所變化時,可通過改變一次風率作為防止結焦和穩燃的輔助手段。在實踐中,煤粉細度的選擇,應兼顧穩燃、爐膛及爐膛出口受熱面是否結焦、機械未完全燃燒損失、制粉電耗等因素綜合考慮。
2.3 吹灰
加強吹灰器的管理,保證吹灰器的投入率,尤其要確保屏式過熱器、高溫過熱器部位吹灰器的正常工作,應定時吹灰,防止受熱面積灰影響傳熱,使煙氣溫度過高引起結焦。
2.4 混合煤摻燒
混合摻燒不同的煤種,特別是混燒結焦性強和結焦性差的煤種,是預防結焦、提高鍋爐熱效率的好方法;但結焦性強的煤種要避免和高灰分煤種混燒,這樣會加劇鍋爐的結焦。
2.5 改善爐內空氣動力工況
通過嚴格的空氣動力場試驗,縮小假想切圓的直徑,並且把單切圓擾動改為雙切圓擾動。由原來的一、二次風混合燃燒擾動的一個假想切圓,改造成由一次風粉擾動和二次風擾動形成的2個假想切圓,二次風切圓在外,防止了煤粉氣流的貼壁、飛邊現象,從而有效地避免了水冷壁結焦。要堵塞漏
風,漏風破壞了正常的爐內空氣動力工況,影響火焰充滿程度與攪拌混合情況,並改變了火焰中心位置,降低爐溫,使燃料著火推遲,火焰中心上移,促使受熱面結焦。
爐膛熱負荷、爐膛內燃燒工況、氧量在運行中可以監測到,若發現異常,應及時調整,有結焦應及時清除,這是防止結焦的有效手段。

⑺ 乙烯裂解爐工況特點

乙烯裂解爐輻射爐管KHR45A材料的焊接工藝

作者：中石化三公司 申大偉

摘要：針對乙烯裂解爐輻射爐管材料KHR45A進行焊接性分析和焊接工藝評定，制定了一套合理的焊接工藝施工措施用於指導焊接生產，並取得了成功。
關鍵詞：KHR45A；焊接；工藝

目前，國內外石化市場主要在具有戰略意義的原油儲備市場及以乙烯及其產品為龍頭的乙烯裝置生產兩方面競爭激烈。我國現在已擁有3套70萬t/年乙烯生產裝置，要建好一套乙烯裝置，首先要建好乙烯的心臟—— 裂解爐，而保證裂解爐輻射爐管的焊接質量尤為重要。

在以往的30萬t/年乙烯裂解爐輻射爐管材質一般為Cr25Ni35，焊接工藝較容易掌握，且工藝較成熟。但是，生產中發現該種材質的爐管抗氧化、抗滲碳等性能較差，使用壽命不長。為了提高爐管的使用壽命，在後來的套70萬t/年乙烯裂解爐中，逐步採用Cr25Ni35的高鉻鎳合金離心鑄造管來代替最初的Cr25Ni35材料。如KHR45A材料就是應用於裂解爐輻射爐管的一種。

1 KHR45A材料焊接性能分析

KHR45A材料是江蘇標新久保田工業有限公司開發的耐高溫、抗氧化、抗滲碳的特種合金，其牌號為Cr35Ni45Si2，富含多種微合金：Nb，Al，Ti，Zr等，母材化學成分詳見表1，力學性能見表2。

KHR45A材料用於裂解爐輻射爐管時，工作溫度為1100℃，工作壓力為1.2MPa，工作介質主要為裂解汽油和飽和蒸汽。由此不難看出，該種材料焊接時應主要考慮焊縫的高溫耐熱強度。從表1可以看出，該種材料化學成分中C，Ni含量較高，主要是為了提高材料的耐高溫性能。另外，該種材料Si含量也較高，主要是提高材料的抗氧化性能，同時在焊接過程中KH可以起到一定潤濕焊縫熔融金屬的作用。

但是，KHR45A材料中所含的Si，Al，Ti，Zr等元素也都不同程度地降低了該材料的焊接性能。因此，KHR45A材料焊接時主要存在以下3方面問題：

（1） 焊接熱裂紋KHR45A為高Ni奧氏體耐熱鋼，w（Ni）可達45%。施工中若焊接工藝採用不當，極易在焊縫及近縫區產生熱裂紋等缺陷，特別是在焊縫返修中，在焊縫熱影響區內母材更易出現熱裂紋等缺陷。常見的主要缺陷為焊縫凝固裂紋。產生熱裂紋的原因主要是：①該材料的熱導率小、熱膨脹系數大，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接接頭在冷卻過程中可形成較大的拉應力，這是產生凝固裂紋的主要原因；②該材料易形成方向性強的柱狀晶焊縫組織，有利於S，P等有害雜質的偏析而促使形成晶間液態夾層，從而易促使產生焊縫凝固裂紋；③所含的Si，Al，Ti，Zr等合金元素因溶解度有限，也能形成有害的易熔夾層，從而使接頭中出現熱裂紋。

（2）化學成分偏析由於KHR45A材料中C含量和合金元素含量都較高，因此，液-固相區間較大，偏析也嚴重。C含量越高，焊縫熔融金屬在進行初生相轉變時，很容易析出S，P雜質，且富集於晶界，增加裂紋傾向。Si含量的增加，使焊接時易形成硅酸鹽夾雜，造成晶間偏析，從而加大凝固裂紋的產生。

（3）Y形管坡口裂紋KHR45A材料爐管有兩種生產工藝，一是離心鑄造輻射爐管，二是靜態鑄造Y形管。在離心鑄造條件下，由於離心力的存在，可以保證許多雜質無法熔進材料本身，這樣材料成分含雜質相對較少，不易出現夾層、重皮等問題。而在靜態鑄造生產工藝下，由於所含雜質較多，所以Y形管材料夾層、重皮等較嚴重，焊接坡口或母材本身極易產生微小裂紋，如果在焊前不進行嚴格檢驗並徹底清除母材缺陷，會給焊接生產帶來很大危害。

因此，KHR45A材料的焊接必須制定合理的焊接工藝，盡量減少二次返修、補焊，防止焊接熱裂紋的產生和Y形管配件裂紋的存在，保證焊接質量。

2 KHR45A材料焊接工藝

2.1 焊接方法

為了盡量避免KHR45A焊接過程中出現熱裂紋，焊接時應盡量採用熱輸入相對集中且較小的焊接工藝，並控制道間溫度不能過高，所以焊接方法宜採用鎢極氬弧焊或熔化極氬弧焊。根據施工現場的實際情況，決定採用手工鎢極氬弧焊的焊接方法。

2.2 焊接材料選用

選用正確、合適的焊接材料，是完成焊接生產任務的首要條件。尤其是在特殊鋼種的焊接施工中，正確選用焊接材料尤為重要。KHR45A材料焊接時，焊材必須採用與母材相當牌號的焊絲，且焊絲的合金元素含量（包括微合金量）應與母材相當，以保證焊材與母材有同一熔點、同一結晶溫度、同一熱脹（收縮）率等，從而避免在焊接中出現焊肉掛不住、焊縫出現裂紋等缺陷。同時，為了保證焊縫的高溫力學性能，焊材的C含量應與母材相當。目前常用的鎳基焊材（如ERNiCr-3）C含量偏低，不能滿足輻射爐管的工況條件。因此，選用了久保田公司開發的與KHR45A材料相匹配的45A焊絲（φ2.4mm），該種焊絲可與母材化學成分相匹配，且能保證焊縫高溫力學性能，從而保證焊接質量。

2.3 焊接工藝制定

從KHR45A材料的焊接性分析中知道，該種材料焊接過程中主要存在3個方面的問題，因此，在制定焊接工藝時必須重點考慮如何來解決這些問題。

首先是焊接熱裂紋。要解決這一問題，一是嚴格限制有害雜質，盡量採用同質填充金屬進行焊接。同時應在焊縫組對前徹底清理坡口，必要時可採用丙酮進行坡口清洗工作，以防油污、雜質等熔進焊縫金屬，引起熱裂紋。二是通過選擇合適的焊接材料，適當調整焊縫合金成分，盡可能避免形成單相奧氏體組織。三是應盡量減小焊縫的過熱，避免形成粗大柱狀晶。焊接時應採用小的熱輸入和小截面焊道，採用多層多道焊接，嚴格控制道間溫度在100℃以下，以防焊縫及熱影響區晶間組織過分增大，造成焊接接頭高溫韌性下降。

其次是化學成分偏析問題。引起這方面問題的原因除了KHR45A材料中C含量高外，另一個原因就是為了提高KHR45A材料的抗氧化性能，在材料中加入較多量的Si元素(w(Si)高達1.8%左右)，由於Si含量的提高使焊接時極易造成化學成分偏析，從而產生焊接熱裂紋。解決問題的措施主要是採取合理的焊接工藝，控制焊接熱輸入量，同時應提高焊接一次合格率，減少返修，避免焊縫金屬二次過熱，從而降低焊縫化學成分的偏析程度。在焊接施工中，對於需要返修的焊縫，必須首先確定缺陷位置，清除缺陷時要盡可能減小開口面積。開口面積越大，補焊熱影響區越大，產生熱裂紋的傾向就越大，反之亦然。補焊缺陷開坡口時應採用細焊絲、小電流、多層焊。

第三就是避免Y形管母材本身的微裂紋。應盡量採用機加工坡口，避免火焰切割時母材受熱產生缺陷。組對焊接前，必須對坡口進行認真清理，並進行嚴格的外觀和著色滲透檢查，坡口表面不得有裂紋、夾渣、分層等缺陷。初層焊後，應再次進行著色滲透檢查，確保焊接質量。其它焊層之間應進行目視檢查，認真清理層間焊道。焊接完成後，還應對焊縫表面及熱影響區附近進行著色滲透檢查，確保無裂紋等缺陷。

2.4焊接工藝評定

根據選擇好的焊接材料和制定的焊接工藝，編制焊接工藝評定指導書，指導焊接工藝評定的進行。

2.4.1評定標准

焊接工藝評定所依據的標准為SH J509--1988《石油化工工程焊接工藝評定》。

2.4.2評定材料

2.4.2.1 母材

用於焊接工藝評定的KHR45A母材規格為Φ120.8mmX6.4mm的離心鑄造管，化學成分見表3，力學性能見表4。

2.4.2.2 焊材

評定所用焊材為45A焊絲，規格為φ2.4mm，金屬化學成分見表5。

2.4.3 焊接接頭

接頭形式對接接頭，V形坡口，焊接位置為垂直固定。接頭簡圖見圖1。

2.4.4 保護氣體

保護氣體為氬氣，氣體流量正面為10~12 L/min，背面為15~25 L/min。

2.4.5 焊接工藝參數

直流正極，選用鈰鎢極，φ2.5mm。道間溫度控制在100℃以下。焊接工藝參數見表6。

2.4.6 無損檢驗

對坡口、打底層、蓋面層焊縫進行著色滲透檢查，合格，對焊縫進行射線透照檢查，合格。

2.4.7 拉伸試驗

2.4.7.1 根據評定標准截取19.96mm×4.36mm試樣進行常溫拉伸試驗，在熔合線部位斷裂，σb=575MPa。
2.4.7.2 另截取規格為6.4mm×10mm試樣，在1075℃下進行高溫拉伸試驗，斷裂部位為母材，σb=81MPa。

2.4.8 金相檢驗

母材：奧氏體基體，枝晶分布碳化物，σ相。熱影響區：奧氏體基體，枝晶分布碳化物，σ相。焊縫：奧氏體基體，等軸網狀或長條網狀碳化物。

3 焊接實際生產應用

2001年，在上海石化70萬t年乙烯改造E-BA-2101裂解爐施工中，針對KHR45A輻射爐管現場焊接施工的特點，制定了正確的焊接工藝，並根據合格焊接工藝評定來編制詳細的爐管焊接作業指導書，用以指導焊接生產。同時，結合該鋼種容易產生的焊接缺陷，專門組織焊工進行了有針對性的焊接操作技能培訓，並經考試合格後再上崗操作。另外，進行爐管焊接時，周圍築爐、襯里的施工全部停止，以防止襯里材料的飛屑、雜質等影響焊接質量，為爐管焊接提供一個良好的焊接環境。

在焊接生產當中，焊接工藝參數可以適當調整為： 電流80~110A，電壓10~12V，焊接速度8~15cm/min。除應嚴格執行該合格焊接工藝外，以下幾個方面還應引起高度重視：

（1）焊縫組對時要調整好介面位置，必須保證內壁錯邊量不大於0.5mm。
（2）打底層焊接時，背面應充氬保護，並嚴格控制氬氣流量。一般開始充氬時，氬氣流量適當增大，以確保爐管內空氣完全排出；焊接時氬氣流量應適當降低，以避免焊縫背面成形因氬氣的吹托出現凹陷。
（3）焊接過程中，採用多層多道焊接，每層焊後應派專人用測溫計進行溫度測量，嚴格控制道間溫度在100℃以下（最好控制在60~70℃）。
（4）應安排焊接水平高、責任心強的焊工進行Cr35Ni45材質的焊接作業，盡量減少焊縫返修。

通過採取以上的焊接工藝和施工控制措施，取得了裂解爐輻射爐管一次焊接合格率100%的好成績。

4 結 論

只要在焊接生產中選用正確的焊接材料，採用合理的焊接工藝，嚴格控制焊接過程，盡量減少二次返修、補焊，KHR45A高鉻鎳材料離心鑄造爐管的焊接熱裂紋問題是完全可以解決的。 (end)

⑻ 畢業設計關於生物質氣化爐的焦油問題或催化劑問題可以從哪些課題著手做

可參考下這篇文章：
焦油裂解催化劑的特點及選擇：
http://www.qhllt.com/htm_data/2/0902/47.html

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⑼ 裂解爐運行為什麼要燒焦

裂解爐的是石腦油在高溫下，毫秒通過爐子，然後發生烴類的裂解反應，從而得到氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、丁二烯等產品。在這個過程中，不可避免的有結焦反應出現，就是烴類物質反應生成了碳和氫氣。而焦炭會在爐管內壁結焦。
結焦到一定程度，如果不清除的話，會增大爐管的傳熱熱阻，如果想達到同樣的裂解效果，必然會增加燃料的消耗，增加燃料的同時，意味著爐管外壁熱強度變大，管壁溫度升高，長期下去，會發生爐管泄露等事故。因此必須清焦。
實際一般是在程序控制下，用水蒸氣配入一定量的空氣或者氧氣，來達到除焦的。