球罐热处理方案

中国石油化工股份有限公司安庆分公司

含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程

空分/空压站

400m³净化风事故备用球罐和400m³高压氮气球罐

施工技术方案

编制：

审核：

批准：

中核华誉工程有限责任公司

二O一二年四月十八日

1 工程概况

中国石油化工股份有限公司安庆分公司（以下简称中石化安庆分公司）含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程空分/空压罐区新建2台400m3球罐，球罐编号为750-T-01、750-T-03，根据球罐的设计制造技术条件和国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，需进行焊后整体热处理。

采用内部燃油法对球罐进行焊后整体热处理。为确保热处理质量满足设计规定的要求，特制定本方案。

1.1球罐主要设计参数（见表1）

表1 球罐主要设计参数

1.2热处理施工依据

《特种设备安全监察条例》

《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009

《钢制压力容器》GB150-1998

《钢制球形储罐》 GB12337-1998

《球形储罐施工规范》 GB50094-2010

净化风事故备用球罐说明书 75000EQ-DP50-0101

高压氮气球罐说明书 75000EQ-DP50-0201

2 热处理方法及工艺规程

2.1热处理方法

采用球罐内部燃油法进行整体热处理，用球罐腔体为炉膛，球罐外侧用保温材料进行绝热保温作为炉体，选用全自动比例燃烧器进行加热，随着燃油不断燃烧，产生的高温气流在球罐内进行对流传导和辐射，使球罐升温到热处理所需的温度。

2.2热处理工艺规范

根据国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，选择如下热处理工艺参数（表2）和工艺曲线。

表2 热处理工艺参数

3 热工计算 3.1热工计算参数

表3 热工计算参数

温度580℃

时间（h ）

400℃

净化风事故备用球罐热处理工艺曲线

温度580℃

时间（h ）

400℃

高压氮气球罐热处理工艺曲线

3.2计算

在500℃~600℃区间以50℃/h速率升温时，单位时间耗油量数值最大，具体数值见表4。

表4 热工计算表

表中：

Q1—球壳板升温所需热量

Q2—球壳板与保温层的传热损失

Q3—保温层的蓄热损失

Q4—燃料机械不完全燃烧损失的热量

Q5—燃料化学不完全燃烧损失的热量

Q6—炉废气带走的热量

B —燃料油的用量

4 热处理工艺系统

热处理工艺系统由保温系统、加热与控制系统、检测温系统组成（见热处理系统图）。

4.1保温系统

球罐热处理保温过程，本质上是常规意义上的筑炉过程，保温材料及保温材料厚度的选用、保温质量的好坏，直接影响着热处理质量。根据以往的经验及保温效果，该球罐的保温材料选用无碱玻璃棉被。

4.1.1保温工程施工保温工程施工包括钢带制造、安装及保温层安装三个部分。

4.1.1.1钢带制造

(1)钢带采用厚3mm、宽25mm的扁钢制成，扁钢上每间隔600mm，均匀焊接Φ6 160mm

的圆钢制成的保温铁钉，钢带结构见下页钢带简图。

(2)钢带的保温铁钉与扁钢、Φ10圆钢围成的圆环与扁钢焊接牢固。

4.1.1.2钢带安装

(1) 钢带安装全部采用焊接方式。

(2) 安装时，钢带沿球罐周向方向均布，与壳体紧贴，上部和下部呈放射状形式，相邻两者间的最大间距为700mm，球罐周向应均匀布置40根钢带。每条钢带的长度宜为14m。

(3) 钢带上的保温铁钉应牢固，不得脱落。

(1)保温施工材料的铺设要求是：选用厚度为60mm无碱玻璃棉保温被。保温层铺设时，两层保温被之间的接缝应错开，每层中保温材料搭接宽度要大于100mm。

(2)保温材料在整个热处理过程中应贴紧球壳板表面，防止在热处理过程中松动和脱落。

(3)保温施工应自下而上逐层进行。铺设时，均应用22#细铁丝在钢带保温钉上固定牢靠。保温被与壁板之间局部间隙不得大于10mm。

(4)球罐上的人孔、法兰、接管及连接板均应进行保温,支柱与球壳板连接处向下1000mm范围内，也应进行保温。

4.2加热与控制系统

4.2.1燃烧器

根据热工计算，本次球罐热处理最大耗油量为200kg/h，所选用欧克燃烧器的单位时间的最大供油量为251kg/h，完全满足使用要求。燃烧器用四个倒链固定在临时搭设的脚手架上，并与球罐底部的下人孔法兰连接，下人孔法兰与燃烧器之间用保温材料隔热、密

封。

4.2.2燃油储备及供应

高压氮气球罐预计热处理耗油量≤2.5吨，总用油量应保证球罐热处理全周期所需油量的1.5倍，故应有3.75吨的燃油储备。

油箱放在地面，用供油泵将油送入燃烧器供油箱。

4.2.3烟道

烟囱安放在上人孔法兰上，烟囱总高1.2米，主体由Ф500×4×1200钢管1节组成。

4.2.4温度控制设备

由微电脑及执行机构组成。在微电脑上设定加热程序，由执行机构自动完成加热及温度控制。

4.3检测温系统

检测温系统由热电偶，补偿导线和彩色无纸记录仪组成。

4.3.1热电偶的布置

按照《球形储罐施工及验收规范》和《承压设备现场焊后热处理工艺规程》要求，热处理时：

距人孔与球壳板焊缝边缘200mm以内及产品焊接试板上，必须设测温点。球罐共布置热电偶22支，详见热电偶布置图。

4.3.2热电偶安装

(1) 单开槽螺母材质07MnCrMoVR，为标准的六角开槽螺母（M20），压紧螺栓为标准的内六角螺栓（M20）见下图。

(2)每个开槽螺母须有一个压紧螺栓相配。使用前仔细检查，螺栓在开槽螺母中拧至端头。绝热施工之前，将单开槽螺母定位焊于球壳板指定位置上，并拧紧压紧螺栓。待绝热施工完成后再安装热电偶。热电偶安装时，用电工刀将压紧螺栓周围的绝热材料切开一块，松开压紧螺栓，待热电偶安装后，再拧紧。

(3)压紧螺栓应压在热电偶的热端上。热电偶的热端紧贴球壳外壁。