大型转化炉转化管系统应力分析

化管数量也 随之 增加。庞大的转化 管体 系使得 它的力 学稳定性成 为一个 突 出的 问题 ， 因此转 化管 系的应 力分析也就显得 尤为重要 。文章针对一 台超 大型蒸汽转化炉的转化 管 系进行 了应力分析 ， 出一些规律 得
性 结 论 ， 今后 该 类 炉 型 的详 细设 计起 到 一 定 的 指 导 作 用 。 为
上 部 法 兰及 法 兰 盖
６５ ７
２８ ．
４３ ， ０×１ ５ ５ 击４ ６ ０×１ ８
６７ ０×２ ０ ２
Ｔ３４ Ｐ ０ Ｈ
Hale Waihona Puke Baidu
６５ ７ ６５ ７
６５ ７
２８ ． ２８ ．
２８ ．
６２ ３ ０×１ ５ ６ ０× ５ ５
６ ｏｌ ｏ ｂ
ｎ） ４ ３ Ｈ ０ Ｔ３４ Ｐ０Ｈ
采用 了炉 内短 猪尾 管 结 构连 接 转 化管 的结 构
可使制造厂预制程度高， 结构简洁， 节省投资， 也有
利 于吸收转 化管 的热膨胀 变形 ， 但是 这需 要 比较精
确的管系应力计算以确保该结构的安全稳定。
２ 计算 程序 及校 核准 则
本次 研究 对 Ｃ Ｅ Ａ 模 型 （ 国 Ｃ Ａ Ｅ公 Ａ Ｓ Ｒ１ １ 美 ＯＤ 司软 件 ） 算 结 果 的校 核 准则 为 ： 计 一次 应 力 ： 载 外 荷 产 生 的应 力 之和不 超 过材 料 在 设计 温 度 下 的许 用 应力 值 。二 次 应 力 ： 算 的 最 大 位 移 应 力 范 围 计 （ 由炉子 管 件 热 膨 胀 产 生 的位 移 所 计 算 的应 力 称 为位 移应 力 范 围 ， 最 低 温 度 到 最 高 温度 全 补偿 从 值进 行计 算 的 应 力 ） 应 超 过 许 用 的位 移 应 力 范 不
石化 装 置 管 线 应 力 计 算 工 作 。联 系 电话 ： ５４— ０７
８ ９ ４ ４ Ｅ —ｍａｌ ｚ ａ ｇ ． ｎ ｃ ｓｎ ｐ ｃ ｃ ｍ ７ ７ ６ ７： ｉ ：ｈ ｎ ｃ ｓ ｅ ＠ ｉ ｏ ｅ ． ｏ
图 ２转 化管和下集气管连接结构
石 油 化 工 设 计
第２ ８卷
良好地 消 除各种 工况 下 因膨胀 产生 的热 应力 。
关键词 ：转化炉
炉管
应 力分析
弹簧提重
１ 辐 射 管 系结构 特点 分 析 本次 研 究 的蒸 汽 转 化 炉 目标 是 为 １３ ／ ．０Ｍｔａ 甲醇装 置 生 产合 成 气 ， 过 工 艺 计 算 确 定 的 辐 射 通 管 （ 图 １ 规 格 为 ： 管 内径 １７ ｍ 数 量 ７０ 见 ） 炉 ２ ｍ， ８ 根， 共分 １ ５排 ， 每排 炉 管 共 ５ ２根 。原 料 气从 辐 射 室顶 部侧 进 通 过 ｌ ５个 分 气 管 及 上 猪 尾 管 进 入 转 化管 ， 在催 化 剂 的作用 下 完 成 转化 反 应 ， 然后 汇 总
Ｆ０Ｈ ３４
转化管系
转化管
异 径 管 下 猪 尾 管
９５ ７
８０ ８ ８０ ８
２８ ．
２８ ． ２８ ．
６６ ５ １０Ｘ１
￣１０ ６ ６／０ ￣ ０×１ ６ ０
Ｃ２ Ｎ３ Ｎ ｒ５ ｉ５ ｂ
Ｃ２ Ｎ３ Ｎ ｒ５ ｉ５ ｂ Ｉｃｌｙ８０ ｎ ｏ ０ Ｈ ｎ
间部位 设 置为 固定 点 ， 端 为 盲 端 ， 一 另一 端 和 烟气 废锅 相连 。转化 管泵 的设 计参 数见表 １ 。
设计压力／ ａ ＭＰ 规格
＋２ ３ ０×１ １ ６３ ４ ０×１ ３
表 １ 转化管 系的设计参数
项目 部件 设计 温度／ ℃ 使用材料
主分气管 原料气管系 分气管 上猪尾管
醅管渡 恭
Ｐｏｃ油 ｃ工 Ｄｅｓｇ 石 ｅ化 ｌ设 计ｎ ｅ ｒ ｈ ｍｉａ ｔ ｉ
大 型 转 化 炉转 化 管 系 统 应 力分析
张 聪
（ 中国石化 集团宁波工程有 限公 司， 浙江 宁波 ３ ５ ０ ） １ １３
摘要 ： 着化 工装 置大型化 的发展趋 势， 随 装置 内核心设备转化 炉为 了达到高产也相应做 大 ， 炉内的转
转化 管恒 力 吊架提 吊在 炉 顶 钢构 上 。在 转 化 管 系
转化管通过恒力弹簧 吊挂在炉顶 钢结构上 ， 每个吊架吊挂 四根炉管 ， 内下集气管 的重量一 炉
部 分 支承在 炉 底 的输 气 总管 上 ， 一 部 分 则 通 过 另
的下部 ， 输气总管采用鞍式支座支承在地面上 ， 中
围。
到各管排的下集气管 ， 由辐射室底部 的一根输 再 气总管将合成气送往转化气废锅完成余热回收。
３ 模 型边 界条 件 与操作 参数
从水力学角度看 ， 料气从 转化管排 中间的 原
位 置进 入原 料 气 管 系 比较 理想 ， 样 可 以保 证 原 这 料 气进 人各 分 管 的流 量 比较 均 匀 ， 料 气 管 系 的 原 主 管 、 管 以及 上 猪 尾 管 都 通 过 恒 力 弹 簧 吊架 吊 支 挂在 炉顶 钢结 构上 ， 料气 进 口为 自由端 ， 个原 原 整
４ 问题 的讨 论
∞０ ｍ
４ １ 输气 总 管 固定 点 的设置 ．
槲
将输 气 总管 的 固定 端 设 置 在 中 间部 位 ， 保 可 证 输 气总 管 端 部 的 热 应 力 值 较 低 ； 然 也 可 设 置 当 在废 锅人 口侧 ， 会 提 高 输 气 总 管 端 部 的 热 应 力 但 值 ， 种设 置方 案 的计算 结果 对 比见表 ２ 两 。
料气 管 系成 为 一 个 悬 挂 在 钢 构 上 浮 动 系 统 ， 以 可
收稿 日期 ：０ １ Ｏ ０ 。 ２ １ 一 １— ３ 作者简 介 ： 张聪 ， １９ 男，９ ６年毕业于西北大学化工机械
专业 ， 副主任设计师 ， 高级 管道应力 工程 师 ； 一直从 事
（ 炉内短猪尾管结构 ａ ） ｆ 直 接连接 ｈ ）
下集气管
输 气 总 管
：
８５ ６
３０ ｏ
２８ ．
２８ ．
６５ ３ ０×２ ６
６１２ ７ ０×２ ２
Ｃ２ Ｎ３ ｒ ｉ２ Ｏ
１２ Ｃ 一 ． Ｍｏ ．５ ｒ ０ ５
输气总管的操作条件 是指钢壳 的， 内部衬有耐火衬里 ， 其 介质的操作温度 ８ ０ 。 ９℃
伽渤 瑚瑚