本发明属于化工领域，具体涉及一种煤气预热管内壁积碳的去除方法。
背景技术：
工业生产中，在物料与焦炉煤气的反应体系中，如果反应的温度要求比较高时，一般会采用煤气预热管对焦炉煤气进行预热。由于焦炉煤气中含有甲烷和其它不饱和烃，这些成分在高温的预热管中会裂解产生单质碳，单质碳粘附在预热管内壁形成积碳。日积月累，预热管内壁的积碳逐渐变厚，不仅导致管道通气的阻力增大，而且会影响预热管传热性能，使整个预热盘管的预热效率大大降低，严重时还会出现积碳脱落堵塞管道。
现有的处理预热管积碳的方法，是向管道内通入一定流量的空气，同时保持管道内部具有一定温度，使积碳与空气缓慢反应生成气体并且排除。然而采用这种实施方式时，整个除碳过程需要相当长的时间。例如在煤气预热器管道中以130-150nm3/h的流量通入预热焦炉煤气，在运行120小时后，煤气预热管自身阻力达到20kpa，表明由于预热管内壁积碳导致管道通气阻力变大。向管道内以60nm3/h流量通入空气，并且保持管道温度800℃，监测管道自身阻力，在25小时后预热管自身阻力达到12kpa，在55小时后基本达到0kpa。可见这种方法需要约55小时时间，才可以基本除尽预热管内壁积碳。如果通过加大空气通入量促使反应加快，则在积碳较多的管壁位置，由于反应更为剧烈，容易造成局部放热量过大，使煤气预热管有局部烧坏的风险。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：现有煤气预热管内壁积碳去除难度大、耗时长等问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种煤气预热管内壁积碳的去除方法。该方法包括以下步骤：
向煤气预热管内通入a气体和b气体，控制管内温度500～1000℃，持续通入气体直到煤气预热管通气阻力阻力≤0.3kpa，先停止通入a气体，随后停止通入b气体；所述a气体为与碳发生放热反应的气体，所述b气体为惰性气体。
其中，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，所述的a气体为空气、氧气或臭氧中的至少一种。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，所述的a气体为空气时，通入空气的体积比与惰性气体体积比为0.5～1.5﹕1。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，所述的a气体为氧气时，通入氧气的体积比与惰性气体体积比为0.1～0.3﹕1。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，所述的a气体为臭氧时，通入臭氧的体积比与惰性气体体积比为0.05～0.15﹕1。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，通入空气和惰性气体的具体步骤为：
a、向预热管内按体积比0.5～0.8﹕1通入空气和b气体，反应180～300min；
b、向预热管内按体积比0.8～1.2﹕1通入空气和b气体，反应180～300min；
c、向预热管内按体积比1.2～1.5﹕1通入空气和b气体，反应120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，通入氧气和惰性气体的具体步骤为：
a、向预热管内按体积比0.1～0.16﹕1通入氧气和b气体，反应180～300min；
b、向预热管内按体积比0.16～0.24﹕1通入氧气和b气体，反应180～300min；
c、向预热管内按体积比0.24～0.3﹕1通入氧气和b气体，反应120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体。
进一步的，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，通入臭氧和惰性气体的具体步骤为：
a、向预热管内按体积比0.05～0.08﹕1通入臭氧和b气体，反应180～300min；
b、向预热管内按体积比0.08～0.12﹕1通入臭氧和b气体，反应180～300min；
c、向预热管内按体积比0.12～0.15﹕1通入臭氧和b气体，反应120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体。
其中，上述煤气预热管内壁积碳的去除方法中，所述的b气体为氮气或氩气。
本发明的有益效果是：本发明采用通入空气、氧气或臭氧的方式来去除煤气预热管内壁的积碳，积碳能够与通入气体快速反应，并且通过控制通入气体的体积，同时通入惰性气体进行保护，不会在积碳较多的位置出现局部过热导致煤气预热管局部烧坏的风险。本发明方法操作简单，流程短，效率高，能高效的脱除煤气预热管内壁的积碳，具有重要的意义。
具体实施方式
本发明提供了一种煤气预热管内壁积碳的去除方法，包括以下步骤：
向预热管内通入a气体和b气体，控制反应温度为500～1000℃，一直持续直到煤气预热管通气阻力阻力≤0.3kpa，先停止通入a气体，随后停止通入b气体；所述a气体为与碳发生放热反应的气体，所述b气体为惰性气体。
本方法向预热管内通入a气体和b气体，其中a气体为与碳发生放热反应的气体，其可以是一种混合气体，例如空气，或者是单一种气体，例如氧气、臭氧等，也可以为氧气、空气、臭氧三者的任意组合；所述b气体为惰性气体，例如可以是氮气或氩气等。
通入气体的同时，保持管道内温度在500～1000℃，使a气体与碳发生反应。a气体与碳反应时会放热，此时通入惰性气体b气体能够带走一部分热量。在积碳严重的位置，由于反应剧烈，a气体与碳反应大量放热，但由于b气体会带走大量热量，因此不会出现局部过热，烧坏管道的情况。
本发明方法中，选择空气、氧气或臭氧与积碳发生反应来去除积碳的原因为，这些其他与碳的反应产物都为气态的物质，能够跟随管道中通入的惰性气体气流排出管外，不会滞留管道中造成管道的堵塞。
采用本发明方法去除积碳，一直到检测煤气预热管通气阻力变小达到需求，例如自身阻力降至0.3kpa以下。则表明积碳基本除尽，此时先停止通入a气体，随后停止通入b气体，停止a气体后，反应即停止，后停止通入的b气体还能再带走部分反应热量，不会使管壁过热，烧坏管道。
本领域的技术人员在实施本发明时还可以针对煤气预热管的规格不同、预热管内积碳程度不同等适当选择参数。如管道规格较小或者积碳较少可以缩短通气除碳时间；对于管道内积碳比较均匀，没有局部积碳明显过多的情况，可以减少b气体的通入量，即改变a气体和b气体通入的量比。
通常情况下以空气作为a气体时，可以是包括顺序进行的以下步骤：
a、向预热管内按体积比0.5～0.8﹕1通入空气和b气体，反应时间控制在180～300min；
b、向预热管内按体积比0.8～1.2﹕1通入空气和b气体，反应时间控制在180～300min；
c、向预热管内按体积比1.2～1.5﹕1通入空气和b气体，反应时间控制在120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体，并恢复通入煤气，煤气预热管恢复正常运行状态。
以氧气作为a气体时，可以是包括顺序进行的以下步骤：
a、向预热管内按体积比0.1～0.16﹕1通入氧气和b气体，反应时间控制在180～300min；
b、向预热管内按体积比0.16～0.24﹕1通入氧气和b气体，反应时间控制在180～300min；
c、向预热管内按体积比0.24～0.3﹕1通入氧气和b气体，反应时间控制在120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体，并恢复通入煤气，煤气预热管恢复正常运行状态。
以臭氧作为a气体时，可以是包括顺序进行的以下步骤：
a、向预热管内按体积比0.05～0.08﹕1通入臭氧和b气体，反应时间控制在180～300min；
b、向预热管内按体积比0.08～0.12﹕1通入臭氧和b气体，反应时间控制在180～300min；
c、向预热管内按体积比0.12～0.15﹕1通入臭氧和b气体，反应时间控制在120～240min；
d、先停止通入a气体，随后停止通入b气体，并恢复通入煤气，煤气预热管恢复正常运行状态。
下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将保护范围限制在实施例所述范围内。
在煤气预热器管道中以130～150nm3/h的流量通入预热焦炉煤气，在运行120小时后，煤气预热管自身阻力达到20kpa。
实施例1采用本发明方法去除煤气预热管内壁积碳
对煤气预热管道进行积碳去除，具体的操作步骤如下：
a、以45nm3/h流量通入空气，以60nm3/h流量通入氮气，管道内温度控制在900℃，持续时间240min，本步骤完成后检测到预热管压力为13.4kpa；
b、以60nm3/h流量通入空气，以60nm3/h流量通入氮气，管道内温度控制在900℃，持续时间240min，本步骤完成后检测到预热管压力为4.3kpa；
c、以75nm3/h流量通入空气，以60nm3/h流量通入氮气，管道内温度控制在900℃，持续时间180min，本步骤完成后检测到预热管压力为0kpa。
具体的反应参数如下表1所示。
表1实施例1积碳去除的参数设置
实施例1可知，采用空气和氮气去除积碳时，可在660min内将积碳去除干净，使预热管阻力达到0kpa，煤气预热管没有局部过热，烧坏管道的现象。
实施例2-10采用本发明方法去除煤气预热管内壁积碳
实施例2-10的操作步骤同实施例1，具体的参数设置分别见表2-10。
表2实施例2积碳去除的参数设置
表3实施例3积碳去除的参数设置
表4实施例4积碳去除的参数设置
表5实施例5积碳去除的参数设置
表6实施例6积碳去除的参数设置
表7实施例7积碳去除的参数设置
表8实施例8积碳去除的参数设置
表9实施例9积碳去除的参数设置
表10实施例10积碳去除的参数设置
由实施例2～10可看出：采用本发明方法去除煤气预热管内壁积碳时，去除率高，都能将预热管阻力降至0kpa；并且去除效率高，去除时间为480-840min范围内，相比现有的积碳去除方法，去除时间显著降低，且不会造成煤气预热管没有局部过热，烧坏管道的现象。