加热炉空气预热器热管失效原因分析.pdf

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1、加热炉空气预热器热管失效原因分析张立酷秦洪涛谷轶群(辽阳石化分公司炼油厂，辽宁辽阳111003)摘要：作者简单介绍了常减压装置加热炉空气预热器的结构、工作原理和优点。热管作为新型高效的传热无件，其导热系数是多属良导体(如银、铜、铝等)的10L104。作者重点就常减压装置加热炉的热管式空气预热器在使用过程中存在失效问题的原因进行了分析和解决。主要从烟气露点腐蚀、热管表面积灰、及操作不当等方面考虑，通过对加热炉空气预热器热管外壁积灰情况观察、积灰采样分析、日常操作情况等进行剖析，查找出导致热管式空气预热器热管失效的原因。分析了

2、热管腐蚀的机理，提出了对燃料中硫含量、烟气氧含量及空气预热器热管安装面积等方面的要求。对热管积灰原因、灰垢成分及种类进行了阐述，提出了减少热管表面积灰的措施。根据上述分析提出了加强加热炉平稳操作，定期对空气预热器进行吹灰、热管与平面成90cc角度安装等方面来防止热管失效的措施。关键词：热管失效：露点腐蚀2009年为了燃料天然气替代项目，650万吨／年常减压装置加热炉的空气预热器进行重新改造，采用辽宁抚顺阳光石化设备厂生产的热管式空气预热器技术。1热管式空气预热器的结构加热炉热管式空气预热器分上下两管箱，两层上下管箱之间分别

3、与空气和热烟气连接口连接，每个管箱沿气体流动方向各布置38排无机传热元件，每排64根无机传热元件均与水平成90。安装。设计工况下元件的最高管壁温度为153—94c

4、C。单支传热元件内容积为5．74L。设备中所用的无机传热元件是以无缝钢管为壳体，无机混合物为传热工质的传热元件，其壳体外表面上带有高频焊接翘片，以增加换热面积。无机传热元件的基管采用由38X3，20#(GB8163)无缝钢管，翘片材质为08AL泫”。表1．A一1011技术特性表空气侧烟气侧工作压力MPa常压工作温度15350℃279±5℃120±5℃质量流量Kg

5、／h133639142292设计压力MPa常压阻力Pa700600物料种类空气烟气换热面积M2733788692热管式烟气余热回收系统的工作原理为了防止烟气侧翘片堵塞，翘片间距大于空气侧。热管内的液体工质的主要成分是水，工质在加热段吸收高温烟气的热量，使液态工质吸热汽化变成蒸汽，上升到热管上部压力较低的冷却段，被冷空气吸收热量后冷凝成液体，在重力作用下重新返回到加热段，如此循环往复。热管传热以潜热和显热两种方式进行，因此，热管式空气预热器具有较高的传热效率锄。3热管式空气预热器热管失效的原因3．1烟气的露点腐蚀为了防止烟气

6、的露点腐蚀，设计烟气出口温度不低于120±5℃控制，而在运行中实际烟气余热回收系统的排烟温度达到了186℃，高出了设计值，在这种工况下，烟气的低温位靠近烟气出口9排414根热管产生严重的腐蚀，仅仅运行42天加热炉的炉膛负压已经无法满足加热炉正常运行的需求。3．2热管积灰垢的影响常减压加热炉是以炼厂的200≠}燃料油为主要燃料，燃料油中的硫含量，机械杂质，灰分较多，所以常减压加热炉对流室钉头管外壁、空气预热器热管外壁积灰比较严重旧”。尽管加鬻一尊图1热管外壁积灰热炉对流室和空气预热器设置了声波式吹灰器，但在实际生产运行中，由

7、于吹灰后有一定温度的灰垢与腐蚀物结合在一起，形成了很坚固的沉积物，沉积在对流室钉头管以及空气预热器热管的翘片的夹缝里，热管很快失去了传质传热的能力，最后到全部失效为止。4防止热管腐蚀的发生与对策4．1腐蚀机理采用200#燃料油的常减压加热炉，由于其燃料中的硫含量近年来呈不断上升的趋势，引起硫酸的露点腐蚀。大致可分为以下几个过程：Fe+H2S04_FeSO4+H2、FeSO。一凡s+20：T4FeS+302_2Fe203+4S在腐蚀产物中有FeS，FezO，还有S单质，所以热管表面的硬垢沉积物一般表现为深黄色。烟气中的SO：

8、大约有2-3％需要转化成S0，，当S0，含量达lOppm时，烟气的露点温度也越高，sO，含量达到50ppm时，露点温度不在上升，其极限大约在160℃左右。4．2减轻热管腐蚀的措施4．2．1减少各种燃料中的硫含量4．22烟气中的S02小部分转化成SO，，必须有过量O：的存在，过剩空气越大，SO，的生成量生成浓度就越大。因此，必须减小加热炉烟气的过剩空气系数；(下转第234页)2015年4月托菩髫祥J189个重要的前提。企业只有拥有了良好的制度，才能够在安全生产的过程中保证工作能够正常的进行，为此，化工企业在生产运行当中，要严

9、格的按照我国的法律规定，在企业内部制定一套设计内容广泛、生产安全细致的安全生产管理规章制度，例如《各岗位安全生产责任制》、《安全生产技术操作规程》以及《隐患排查治理制度》、等等制度。用这些制度去保证化工企业安全运行，维护工作员工的生命安全，切实的实现制度与责任，将其挂到岗位上，并提醒岗位人员要认真的贯彻