焦化原料油性质的影响及炼焦炉热平衡分析

(一)、焦化原料油性质的影响

延迟焦化加热炉炉管结焦是焦炭的生成，焦炉设备并在炉管内沉积的问题，结焦速度就是焦炭在炉管管壁上被吸附的速度。结焦速度的影响因素主要有以下几个方面。

(1)原料油特性因数

加热炉炉管结焦还与油品的性质有密切的联系，在较低的温度下，先裂解而结焦的是石蜡基组分，油品中的石蜡基组分K值(特性因数)较高。由于石蜡基组分并不是沥青质、胶质的良好溶剂，沥青质会随着温度的上升，从液相中分离出来并结焦。含大量芳烃K值低的油品，在较高温度下会进入临界分解阶段，并大量汽化，使管内线速猛增，从而产生对炉管的撞击携带和摩擦作用，使焦粒不易在管壁上沉积和附着，从而避免加热炉炉管内结焦。因此，先确定某一特定K值原料的临界分解温度范围，使介质在高温下通过临界分解温度范围时，使其处于湍流状态，并避免处于加热炉炉管较大局部热强度部位，从而减缓加热炉炉管结焦现象的发生。

(2)原料油含盐和固体杂质

焦化原料的含盐量对加热炉炉管结焦有很大的影响，一方面盐类易于在高温下结晶析出，由于在高温下盐类与金属表面的吸附性增强，易造成加热炉炉管内壁结垢；此外由于盐类引起局部过热和局部阻力，利于焦粒的着床和生长，所以进一步加剧了烃类的结焦。原料中含有催化剂粉末等非溶性固体杂质，同样会加速、诱发高温介质在加热炉炉管内的结焦，在回炼催化油浆时，为石油焦的质量，生产石油焦，需要对催化油浆中的固体含量进行控制和测定，否则不仅会加速炉管结焦，而且还会导致石油焦的灰分增加。

(3)康氏残炭

渣油的康氏残炭是较常用的预测相对生焦倾向的指标，其残炭值与化学组成结构有密切联系。尽管它不能直接测出原料油在焦化过程中的生焦量，但渣油的康氏残炭与焦化生焦量有非常好的关联性。

(二)、炼焦炉热平衡分析

焦化厂作为一个复杂的生产系统，以炼焦炉为中心组织生产，焦炉炉框通过购入洗精煤、燃气(焦炉煤气、高炉煤气)、蒸汽、水、电等一次能源开展生产，产生焦碳、焦炉煤气及煤焦油、粗苯等二次能源。热的流动是以炼焦炉为中心进行，余热资源分布和利用主要集中在炼焦和煤气净化两个环节。

焦炉的物料平衡和热平衡炼焦炉是一个复杂的间接加热设备。炼焦即炼焦煤料在炭化室内进行干燥、预热、软化熔融、半焦收缩转变为焦炭等复杂的加工过程。焦炉热平衡在物料平衡和燃烧计算的基础上进行，通过热平衡计算，可具体地了解焦炉热量在各方面的分配情况，从而寻找降低热量消耗的途径。由热平衡计算还可以从理论上求出炼焦耗热量。

1焦炉物料平衡

为进行物料平衡计算，取得以下数据：

①物料入方，为干煤和配料水分。主要来源于实际生产统计和配煤的工业分析数据。

②物料出方，包括各级焦碳产量、干煤气产量和水汽量、化产品产量等。

一般取1吨湿煤(或干煤)做基准，焦炉炭化室的物料平衡数据。

2焦炉热平衡

根据物料平衡和各处温度，可计算出物料带入焦炉和带出焦炉的显热和潜热。

供入焦炉的热量主要消耗在几个方面：

①温度为1000℃左右的焦饼带走热量约占供入焦炉热量的40%。目前，大部分焦化厂采用湿法熄焦，使得这部分热量通过熄焦水的加热和蒸发白白地散失掉。

②温度为~800℃的荒煤气带走的热量约占供入焦炉热量的35%左右；这部分热量大部分被上升管和集气管的喷洒氨水加热蒸发所消耗(无用的热量)，少部分热量用于防止焦油在管道系统中冷凝(有用的热量)。

③废气带走的热量约占供入焦炉总热量的15%左右。这部分热量对目前以烟囱为排烟设备的焦炉来说是不可少的，它的作用是烟囱有足够的吸力，使焦炉加热系统产生气体流动。但是，从蓄热室小烟道出来的废气温度达350~400℃而烟囱底部处的温度为200℃左右。

④焦炉表面散失的热量占供入焦炉热量的10%左右。

可见，供入焦炉热量主要通过红热焦碳、高温荒煤气、燃烧废气带走，炼焦生产中的余热资源主要集中在这三方面。