燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究概述

以准东煤为代表的高碱煤虽储量巨大,但火电机组掺烧高碱煤过程中造成锅炉受热面结焦问题突出,不仅降低锅炉热效率,而且严重威胁机组安全、稳定、经济运行。为解决结焦技术难题,促进高碱煤掺烧利用,对燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究进行了综述。截至目前,国内外围绕燃煤锅炉受热面结焦特征、结焦机理、影响因素、防治措施等已经开展了广泛研究并取得了丰硕的研究成果。在控制燃煤质量、改善锅炉结构、优化锅炉运行等措施基础上,在锅炉受热面制备涂层成为防治结焦的重要技术途径。在未来研究过程中,涂层在具备突出抗结焦性能的同时,须兼具优良的耐高温、抗腐蚀、耐磨损、导热性、热疲劳等综合性能,且具有良好的制备经济性、制备效率,特别是现场适用性。

STS304管表面“氧化+结焦”处理对碳氢燃料热解结焦的抑制作用

采用氧化或结焦方式对STS304内表面进行预处理,得到反应管O-STS304、C-STS304、OC-STS304,将其与STS304和TA管开展SEM/AFM表面形貌、表面元素XPS和导热系数等参数测试.结焦引入碳层增加了STS304内表面的粗糙度以及导热热阻,但一定程度抑制了催化结焦,同时提高了管材耐温性.采用MCH热解结焦实验发现,氧化和结焦预处理对热解影响很小,结焦处理可以显著降低催化反应管的结焦速率,5种管材的结焦速率排序为STS304>O-STS304>OC-STS304>TA>C-STS304.因此,对镍基催化反应管进行结焦预处理可以有效抑制结焦.

静电场作用下航煤氧化结焦过程分析

航空发动机燃烧室工作环境恶劣,导致燃油组分同溶解氧反应引发氧化沉积.通过对金属平板表面沉积的研究,分析电场对氧化结焦过程的影响.搭建了金属平板氧化结焦实验系统,对不同物理条件和电场性质下的结焦情况进行分析.研究表明:随着温度升高、表面粗糙度增加,结焦量增多;金属对焦体有催化作用而改变结焦形貌;电场的加入使焦体颗粒的粒径和融并现象发生变化,采用负电场时,表面结焦量大幅降低,焦体内部元素含量和结构发生改变,电场强度使结焦颗粒间排斥作用增大,抑制结焦过程,采用正电场时由于电场方向的改变促进了沉积向壁面的移动,使结焦量增加.

GH605高温合金在空气中的氧化及氧化膜结焦行为

航空发动机喷嘴结焦积碳会引起燃油雾化效果变差、燃烧效率低,甚至严重危害航空飞行器的安全。以空气为氧化气氛,研究了不同温度下GH605合金的高温氧化特性,以RP-3航空煤油为原料考察了高温下合金表面状态对结焦行为的影响。结果表明:随着氧化温度的升高,合金表面氧化膜以富铬氧化物及(Co,Ni,Mn)Cr2O4尖晶石为主,W、Ni元素较少,合金具有较好的抗高温氧化性能;氧化膜中含有少量的Co催化元素,氧化表面结焦初期仍以典型的催化结焦机制为主,之后转变为非催化结焦机制,焦炭呈无定型颗粒状。

结焦抑制方法发展综述

随着航天发动机性能要求的提升,致使飞行器面临严重的热管理问题,吸热型碳氢燃料作为飞行器的冷却剂通过物理吸热和化学吸热的方式带走多余的热量,然而碳氢燃料吸热后很容易结焦。因此寻找一种经济的结焦抑制方法显得尤为重要,目前总结了三种结焦机制(金属催化焦化、自由基焦化和气相焦化),对现有的结焦影响因素和结焦抑制方法进行分析探究。为结焦抑制方法的研究方向和发展趋势提供可以参考的资料。

乙酸和富芳香组分对生物油电化学提质中聚合结焦的影响

生物油是唯一的液体含碳可再生资源,因其成分复杂、热值低、酸度高、粘度大等特点,必须经过提质才能进一步利用。生物油电化学提质是一种条件温和、易于控制的新兴提质方法,但仍面临生物油聚合结焦的问题,降低了提质生物油的品质和收率。通过对含有不同浓度乙酸和富芳香组分(Aromatic-Rich Fraction,ARF)的调制生物油分别进行电化学提质实验,对电化学反应后的溶液和焦表征分析,研究了乙酸和ARF对焦产率的影响规律,探讨了乙酸和ARF对生物油聚合结焦的影响机制。结果表明,乙酸能抑制生物油聚合结焦,加入浓度1%的乙酸可降低焦产率约25%,继续增加乙酸浓度会进一步降低焦产率;而ARF则会促进生物油聚合结焦,当ARF浓度从60%升到70%时,焦产率增加了约70%,当ARF浓度升到80%后,焦产率增加了约150%。乙酸能抑制生物油中酚类物质自缩合,降低了聚合结焦反应的速率,而ARF则增强了羟醛缩合反应,提高了聚合结焦反应的速率。

La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_(3)钙钛矿涂层抗结焦性能研究

在热裂解法生产乙烯过程中,炉管内壁的结焦现象难以避免。钙钛矿氧化物由于表面丰富的化学吸附氧组分的赋存、灵活的改性调控方法、较高的热稳定性和优异的氧化还原性能等优势,已在环境保护、热化学转化、催化剂材料合成等领域得到广泛的应用。受La_(1-x)Sr_(x)MnO_(3)钙钛矿材料在环保领域脱除碳氢化合物的启发,利用等离子喷涂法在不锈钢表面制备了La_(0.75)Sr_(0.25)MnO_(3)钙钛矿涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段考察了钙钛矿涂层和表面焦层的形貌、成分及化学结构。结果显示,涂层表面致密,厚度约为30μm。通过石脑油热裂解结焦试验评价了涂层的抗结焦效果,结果表明:裂解时间为1 h和3 h时的抑制结焦率分别达到70.4%和64.8%;6次结焦清焦循环后,涂层的结焦抑制率仍有35.6%;涂层在900℃高温条件下仍能保持良好的结构稳定性,可以满足抑制烃类热裂解结焦的需求。

沸腾床渣油加氢裂化装置结焦情况分析与操作优化

分析了沸腾床渣油加氢裂化装置易结焦堵塞的原因,介绍了某炼化公司沸腾床渣油加氢裂化装置易结焦区域和结焦典型症状,从原料、催化剂、反应和分馏工况等方面进行了优化。通过将原料渣油引入脱固油浆减缓结焦,动态调整渣油转化率控制装置结焦:加工中东高硫低氮原油所产渣油时,转化率可控制在75%以上;加工低硫中东原油所产渣油时,转化率控制在不大于70%;加工低硫高氮原油所产渣油时,转化率控制在不大于65%。每吨渣油原料置换新鲜催化剂0.90~0.95 kg,低控减压塔塔底液位(25%~30%),提高塔底物料返混流量以减少沥青质在塔底器壁生焦。优化操作后,常压塔底油总沉积物质量分数稳定小于0.2%,确保了装置在渣油高转化率下的长周期稳定运行。

槽式太阳能集热管内导热油结焦产物特性分析

鉴于槽式太阳能集热管壁面堆积的结焦产物对集热管安全问题及其内导热油流动和换热的影响,分析了某槽式太阳能热发电系统运行3年后集热管结焦产物的表观形貌和产物特性.结果表明:结焦产物在金属内管周向呈现聚光侧较厚、坑洼状的粗糙表面和非聚光侧较薄的非均匀分布;结焦产物颗粒立体感明显,具有结焦团聚焦和分散焦2种形式;结焦产物堆积后真密度为1.2597 g/cm 3,通过DSC蓝宝石法测得比热容为0.83~2.11 J/(g·K);使用闪光法在400℃时测得有结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数为24.05 W/(m·K),比无结焦产物的不锈钢金属内管样品导热系数降低了21.7%,由此说明结焦产物显著影响金属内管的传热性能.

关于美国西方化学技术EDC裂解炉炉管结焦问题的探讨

针对某个采用美国西方化学技术的EDC裂解装置,分析了在高负荷运行条件下影响EDC裂解炉炉管结焦形成的主要7个相关因素,并总结了相应的控制措施。通过合理的控制,达到了延长裂解炉良性运行周期、控制氯乙烯产品品质及相关单耗的目的。

高密度碳氢燃料JP-10流动换热及热裂解结焦实验研究

基于再生冷却技术研究背景,在热通量100~2000 kW/m^(2)、常压~6 MPa条件下,于Ф4 mm×1 mm高温合金钢圆管内开展了高密度吸热型碳氢燃料JP-10的流动换热特性和热裂解结焦特性实验研究。研究表明,压力2MPa下,1204.6 kW/m^(2)是煤油发生偏离核态沸腾的临界热通量。亚/超临界压力下JP-10部分流动换热区域可划分如下:入口效应区、强制对流换热区、(拟)过冷沸腾区、(拟)饱和沸腾区等。流体温度是主导燃料结焦的主要因素。压力2、4、6 MPa下,燃料结焦起始点流体温度分别为679、652、643℃。壁面温度在高结焦反应发生后对结焦量产生同步影响。压力升高,燃料管内结焦加剧,高温燃料在管道内停留时间增加是主要原因。

关于EDC裂解装置TLE结焦及换热控制问题的探讨

针对采用美国西方化学技术的EDC裂解装置,分析了在高负荷(设计负荷的105%~110%)运行条件下,影响TLE管侧内壁结焦及换热的主要因素,并总结了对应的控制措施,实施后达到了延长EDC裂解装置良性运行周期的目的。

焦炉上升管中荒煤气余热回收的结焦问题研究

焦炉工业作为重要的炼焦工艺,不仅产出焦炭,还同时生成了一种潜在富含能量和有价值化学成分的副产品,即荒煤气。荒煤气在焦化过程中承载着大量的热能,其潜在价值不容小觑。然而,荒煤气的有效回收与利用一直面临着重大挑战,其中焦油蒸汽的结焦问题是制约其回收利用的重要障碍。本研究旨在深入探讨荒煤气余热回收的结焦问题,通过对荒煤气中焦油蒸汽结焦的影响因素进行研究,提出了荒煤气焦油防止结焦措施,以提高荒煤气余热回收的效率,减少资源浪费,推动环保技术的发展,实现可持续发展的目标。

裂解气压缩机透平油封结焦原因分析及对策

在正常运行过程中,辽阳石化乙烯装置裂解气压缩机透平高低压端轴振动异常波动,通过排查工艺设备等因素,确定油封结焦引起异常振动,在机组检修过程中对高低压端油封结构进行分析,通过在油封处引入隔离氮气,从根本上解决油封结焦问题。

重油催化裂化装置结焦原因分析及抑制措施

随着重油催化裂化装置的不断改造,结焦问题已经成为制约该装置长周期、安全、稳定运行的重要因素之一。对于重油催化裂化装置结焦问题的研究,为提高该装置的工艺水平、保证装置长周期运行具有重要的意义。本文在介绍我国重油催化裂化装置结焦情况及对其原因分析基础上,对结焦抑制技术进行了阐述,并结合实际情况提出了一些建议。希望能够在今后重油催化裂化装置结焦抑制工作中有所帮助。

基于薄膜氧化的机油结焦特性试验研究

针对增压柴油机运行过程中增压器压端出口处的机油结焦问题,以规格为CD 15W-40和CI-415W-40的柴油机机油为研究对象,在金属片结焦台架上进行模拟试验,研究机油在不同温度下的高温结焦规律,并对结焦产物进行显微红外光谱分析。结果表明:温度影响机油的高温结焦过程,机油结焦产物的质量随温度变化存在峰值;不同温度下机油结焦产物组成存在差异,温度越高,结焦产物的氧化程度越深。

催化裂解装置反应系统结焦原因分析及应对措施

针对某石化企业2.2 Mt/a催化裂解装置反应系统结焦问题,根据结焦机理和装置实际运行情况分析认为:原料雾化效果不佳,油剂接触不均匀和存在未汽化油是造成提升管结焦的主要原因,并对后续系统结焦造成影响;油气停留时间长,反应程度深,热裂化缩合反应增加,同时油浆回炼量过大,导致油气中稠环芳烃、胶质、沥青质等结焦前身物较多;当温度低于该重组分露点温度时,就会凝析出液滴,重油液滴和催化剂会在油气静止区域、油气流体流动变化较大的区域向器壁或内构件黏附,并进一步发生脱氢缩合反应,逐渐固化累积形成较大的焦块。通过采取严控原料品质、控制反应深度、降低油浆回炼量、提升催化剂性能、提高反应注汽量等工艺优化措施,并采取脱气罐优化改造、增加中压防焦蒸汽环、旋风分离器优化改造等技术改造措施,有效缓解了反应系统结焦,保证了装置安全长周期运行。

重整装置缠绕管式进出料换热器结焦结垢研究

通过试验研究和分析表征考察了催化重整装置缠绕管式进出料换热器不同部位结焦结垢样品的物理特性和组成结构,分析了引起换热器结焦结垢的主要原因。结果表明:下管箱和管程结焦结垢样品以烃类为主,壳程结焦结垢样品以催化剂粉尘为主,不同部位的结焦结垢样品均存在一定量的铵盐;下管箱结焦结垢的烃类以重油为主,管程和壳程结焦结垢的烃类重油组分含量相对较低,碳化程度较高;下管箱、管程、壳程结焦结垢样品的相对分子质量和芳烃环数依次增大,为了抑制缠绕管式换热器进料侧结焦结垢,应控制结焦结垢在下管箱的形成。缠绕管式换热器的清洗需采用机械除焦与化学清洗配合的方法,在清洗过程中应预防铵盐腐蚀。

减压渣油结焦倾向的影响因素

加热炉中的渣油结焦倾向对炼厂生产具有重要的指导作用。在高压反应釜中以长庆石化公司减压渣油为原料,350—430℃下进行模拟焦化,设定不同真空度和加热时间,发现在20、10、4 kPa工况下,分别在410、390、370℃时产生软焦。采用TGA(热重分析仪)分析加热产物的结焦倾向,结果表明:减压渣油结焦量随实验温度升高(20 kPa压力加热60 min,350℃结焦量3.985%增加至410℃结焦量31.451%)、压力降低(370℃加热60 min,20 kPa结焦量6.100%增加至4 kPa结焦量15.740%)和加热时间的延长(4 kPa压力350℃,加热60 min结焦量3.386%增加至120 min结焦量7.566%)而增加。

新一代防结焦沉降器的开发及应用

沉降器内部结构对反应油气的流动状况和停留时间起决定性作用,沉降器内油气平均停留时间越长,就越容易结焦。中国石化工程建设有限公司针对以中间基劣质原油为原料的催化裂化装置的沉降器结焦问题及防结焦技术进行了系统研究,开发了新一代防结焦沉降器并成功实现工业应用。新一代防结焦沉降器包括新一代全封闭旋流式快分系统、旋风分离系统升气管旋片和防焦蒸汽环等结构,可以大幅降低油气在沉降器内的停留时间,将油气限制在封闭罩内,防止油气弥散至沉降器内的其他空间,有效避免油气在沉降器内结焦,并且油剂分离效率高,油浆固含量显著降低,催化裂化装置运行周期延长。