CN104531192A - 管式炉交替运行控制装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管式炉交替运行控制装置及工艺，该控制装置包括：第一管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第一进出口；第二管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第二进出口；切换机构，安装于所述第一管道和第二管道上，用于交替改变煤焦油在管式炉辐射段炉管的第一进出口、第二进出口的流动方向。本发明可以改变煤焦油在管式炉辐射段炉管中的加热走向，通过定期更改介质走向，实现管式炉交替运行，可以有效降低炉管内部结焦物的附着，分散结焦物的附着位置，延长管式炉的运行周期。

Description

管式炉交替运行控制装置及工艺

技术领域

本发明涉及煤焦油深加工加热设备的炉管结焦控制技术领域，特别涉及一种管式炉交替运行控制装置及工艺。

背景技术

煤焦油又称煤膏、煤馏油、煤焦油溶液，是煤焦化过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体，其产量约占装炉煤的3％～4％。煤焦油是煤化学工业的主要原料，其成分达上万种，主要含有苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃，以及芳香族含氧化合物(如苯酚等酚类化合物)，含氮、含硫的杂环化合物等多种有机物，可采用分馏的方法把煤焦油分割成不同沸点范围的馏分。煤焦油是生产塑料、合成纤维、染料、橡胶、医药、耐高温材料等的重要原料，可以用来合成杀虫剂、糖精、染料、药品、炸药等多种工业品。

正如上述，在煤焦油深加工生产过程中，需要将煤焦油加热到390-410℃，在蒸馏塔进行各组分的精馏分离。管式炉作为主要热量提供设备，承担着煤焦油深加工生产中80％以上的热负荷。

如图1所示，其示出了煤焦油深加工生产常用立式圆筒管式炉，该类管式炉加热室分为对流段11与辐射段12两部分。其中，对流段11炉管横向排列，位于炉膛上方，主要利用炉膛内煤气燃烧器13燃烧煤气后的上行高温气体热量进行焦油最终脱水段加热。辐射段12炉管121沿炉膛内壁环状竖向排列，其入口123、出口122延伸至炉膛外部。炉管121主要利用炉膛内煤气燃烧器13的火焰的热辐射进行煤焦油闪蒸段加热，是煤焦油蒸馏热量的主要提供部位。圆筒式管式炉煤气燃烧器13均匀分布炉膛底部，对整个炉膛均匀提供热量。由于辐射段12炉管121沿炉膛内壁环状竖向排列，煤焦油在管式炉辐射段12加热过程中沿炉管121走向逐步升温，其中的不饱和化合物逐步发生聚合反应，高分子化合物含量逐步增多，在辐射段炉管121后端逐步产生固态结焦物，附着于炉管121内壁，特别是湍流程度不足的底部弯头位置。随着结焦物的不断累积，炉管121内径不断缩小，煤焦油流动速度降低，结焦情况迅速恶化，造成二段柱塞泵压力迅速升高，直至彻底结焦堵塞，严重影响煤焦油深加工生产的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管式炉交替运行控制装置及工艺，以解决现有技术存在的炉管中结焦严重问题。

为了实现上述目的，本发明提供的管式炉交替运行控制装置如下：

一种管式炉交替运行控制装置，其包括：第一管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第一进出口；第二管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第二进出口；切换机构，安装于所述第一管道和第二管道上，用于交替改变煤焦油在管式炉辐射段炉管的第一进出口、第二进出口的流动方向。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述切换机构包括第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀、第三管道、第四管道；所述第一控制阀安装于所述第一管道上，所述第二控制阀安装于所述第二管道上；所述第三管道的两端分别与所述第一控制阀的第一端、所述第二控制阀的第二端连通；所述第一交通阀安装于所述第三管道上；所述第四管道的两端分别与所述第二控制阀的第一端、所述第一控制阀的第二端连通；所述第二交通阀安装于所述第四管道上。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀均为不锈钢材质耐高压闸板阀。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述第三管道、第四管道均为无缝钢管，材质均为不锈钢。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述无缝钢管的壁厚为大于等于4mm。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖和法兰上均设有垫片，且均为金属缠绕垫片。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖及法兰外设有钢制防喷溅结构。

优选地，在上述管式炉交替运行控制装置中，所述防喷溅结构呈笼罩式结构，包覆在所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖及法兰外。

为了实现上述目的，本发明提供的管式炉交替运行工艺如下：

一种管式炉交替运行工艺，用于减少管式炉炉管内结焦，其包括以下步骤：首先，按照煤焦油加热第一走向组织管式炉加热运行，煤焦油在管式炉煤气燃烧器的加热作用下，沿管式炉辐射段炉管逐步升温；运行一定时间后，切换煤焦油的走向，按照与煤焦油加热第一走向相反的煤焦油加热第二走向组织管式炉加热运行；运行一定时间后，再次重复上述操作。

优选地，在上述管式炉交替运行工艺中，首先，按照煤焦油加热第一走向加热煤焦油，使煤焦油沿管式炉辐射段炉管逐步升温至390-410℃。

分析可知，本发明可以改变煤焦油在管式炉辐射段炉管中的加热走向，通过定期更改介质走向，实现管式炉交替运行，可以有效降低炉管内部结焦物的附着，分散结焦物的附着位置，延长管式炉的运行周期。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的控制装置实施例应用于管式炉的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图2所示，本发明的控制实施例包括第一管道9、第二管道8以及安装于第一管道9和第二管道8上的切换机构1。由该实施例控制煤焦油走向的管式炉加热室分为对流段21与辐射段22两部分。对流段21位于炉膛上方，利用煤气燃烧器23燃烧煤气后的上行高温气体加热煤焦油。辐射段22的炉管221沿炉膛内壁环状竖向排列，位于炉管221两端的第一进出口223、第二进出口222延伸至炉膛外部，并分别与第一管道9、第二管道8连接。第一管道9、第二管道8用于介质煤焦油的流动通道，切换机构1则用于交替改变煤焦油在第一进出口223、第二进出口222的流动方向。也即，在某一时间段内，第一进出口223用作煤焦油输入炉管221的进口，第二进出口222用作煤焦油输出炉管221的出口，而在紧接着的另一时间段内，第一进出口223、第二进出口222中的煤焦油走向与此相反。

优选而言，切换机构1包括第一控制阀2、第二控制阀3、第一交通阀4、第二交通阀5、第三管道6、第四管道7。第一控制阀2安装于第一管道9上，第二控制阀3安装于第二管道8上。第三管道6的两端分别与第一控制阀2的第一端、第二控制阀3的第二端连通；第一交通阀4安装于第三管道6上；第四管道7的两端分别与第二控制阀3的第一端、第一控制阀2的第二端连通；第二交通阀5安装于第四管道7上。也可以说，第三管道6连接于第一控制阀2前第一管道9至第二控制阀3前第二管道8之间；第三管道7连接于第二控制阀3后第二管道8至第一控制阀2后第一管道9之间。

优选地，第一控制阀2、第二控制阀3、第一交通阀4、第二交通阀5均为不锈钢材质耐高压闸板阀，更优选为不锈钢304材质闸板阀，公称压力不低于2.5MPa，例如4.0MPa。

优选地，第三管道6、第四管道7均为无缝钢管，材质均为不锈钢304、316或316L等，壁厚大于等于4mm，例如4mm、6mm、8mm等。

为了提高本实施例的密封性和安全性，第一控制阀2、第二控制阀3、第一交通阀4、第二交通阀5的压盖和法兰上均设有垫片，且均为金属缠绕垫片。且四者的压盖及法兰外设有钢制防喷溅结构。进一步地，该防喷溅结构呈笼罩式结构，包覆在第一控制阀2、第二控制阀3、第一交通阀4、第二交通阀5的压盖及法兰外，即防喷溅结构为防喷溅护罩。

使用本实施例时，首先开启第一控制阀2、第二控制阀3，关闭第一交通阀4、第二交通阀5，按照煤焦油加热第一走向组织管式炉加热运行。煤焦油在管式炉煤气燃烧器23的加热作用下，沿管式炉辐射段炉管221逐步升温至390-410℃，同时逐步发生聚合反应，并在管式炉辐射段炉管221后段逐步产生结焦现象。

运行一定时间后，打开第一交通阀4、第二交通阀5，关闭第一控制阀2、第二控制阀3，按照与原煤焦油加热第一走向相反的第二走向组织管式炉加热运行。在此过程中，煤焦油在较低的阻力损失下对管式炉辐射段炉管221后段内壁附着的少量结焦物进行逆向冲刷、剥离，并在管式炉辐射段炉管221前段逐步产生结焦现象。运行一定时间后，再次重复上述操作，如此多次，即可实现结焦物的多次剥离，确保炉管内壁结焦降低，结焦均匀。

综上所述，本发明具有以下优点：

通过定期交替改变管式炉辐射段内介质运行方向，对管式炉辐射段炉管内壁附着的少量结焦物进行逆向冲刷、剥离，降低结焦物的附着，分散结焦物的附着位置，延长管式炉的运行周期。

通过定期交替改变管式炉辐射段内介质运行方向，实现结焦产生点的交替变化，使炉管内壁结焦由集中生产改善为均匀分布。

结构简单合理，设备投入成本低，安装调节方便，操作安全方便，适合于在相近工艺中大规模推广利用。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种管式炉交替运行控制装置，其特征在于，包括：

第一管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第一进出口；

第二管道，用于连接管式炉辐射段炉管的第二进出口；

切换机构，安装于所述第一管道和第二管道上，用于交替改变煤焦油在管式炉辐射段炉管的第一进出口、第二进出口的流动方向。

2.根据权利要求1所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述切换机构包括第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀、第三管道、第四管道；

所述第一控制阀安装于所述第一管道上，所述第二控制阀安装于所述第二管道上；

所述第三管道的两端分别与所述第一控制阀的入口、所述第二控制阀的入口连通；所述第一交通阀安装于所述第三管道上；

所述第四管道的两端分别与所述第二控制阀的出口、所述第一控制阀的出口连通；所述第二交通阀安装于所述第四管道上。

3.根据权利要求2所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀均为不锈钢材质耐高压闸板阀。

4.根据权利要求2所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述第三管道、第四管道均为无缝钢管，材质均为不锈钢。

5.根据权利要求4所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述无缝钢管的壁厚为大于等于4mm。

6.根据权利要求3所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖和法兰上均设有垫片，且均为金属缠绕垫片。

7.根据权利要求3所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖及法兰外设有钢制防喷溅结构。

8.根据权利要求7所述的管式炉交替运行控制装置，其特征在于，所述防喷溅结构呈笼罩式结构，包覆在所述第一控制阀、第二控制阀、第一交通阀、第二交通阀的压盖及法兰外。

9.一种管式炉交替运行工艺，用于减少管式炉炉管内结焦，其特征在于，包括以下步骤：

首先，按照煤焦油加热第一走向组织管式炉加热运行，煤焦油在管式炉煤气燃烧器的加热作用下，沿管式炉辐射段炉管逐步升温；

运行一定时间后，切换煤焦油的走向，按照与煤焦油加热第一走向相反的煤焦油加热第二走向组织管式炉加热运行；

运行一定时间后，再次重复上述操作。

10.根据权利要求9所述的管式炉交替运行工艺，其特征在于，首先，按照煤焦油加热第一走向加热煤焦油，使煤焦油沿管式炉辐射段炉管逐步升温至390-410℃。