转化炉炉管弯曲的原因分析和对策

为成功。 转化炉炉管在装置第 1 次热氮运行后，发现
东侧第 2 排 44 根炉管大部分出现不同程度的弯 曲，其中 12 根炉管出现较为明显的弯曲，不同炉 管弯的方向不同，弯曲的角度没有明显的规律性， 东 2 排弯曲炉管在顺序上也无规律；其它 3 排炉 管没有明显的弯曲现象，炉管较直，受热后炉管恢 复效果很好；东侧上集合管（与东侧 2 排炉管管相 连）在转化炉冷却后没有回到支撑架上，西侧的上 集合管回落到支持架上；4 根下集合管全部脱离底 部支座悬在空中，见图 2。
上集合管导向架端部管托与导向架间的横向 间隙为 50 mm，设计热膨胀位移量[3]超过 40 mm 时 导向架将起限制作用，由于横向间隙 50 mm 比设 计膨胀位移 40 mm 大，在实际运行过程中膨胀位 移已超过 40 mm，造成上集合管膨胀量超过设计 值，从而导致管系受力不正常。
分析结果：转化炉管的管系的缺陷是炉管弯 曲的根本原因，转化炉顶部盖板卡涩和滑轮组有 较大阻力也起到不良影响。 3 炉管弯曲的改进对策
Abstract: Analysis and discussion was made on the influence of saddle position change on the axial stress, shearing stress and circumferential stress of the cylinder of double-saddle horizontal vessel. The result shows, The best should be tried to make A≤1/ 2Ra, with 0.2L as the maximum. When the adjustment of value A not meet the requirement, the addition of tie plate, saddle and reinforcing ring can help meet the design requirement. Keywords: saddle position; value A; horizontal vessel; stress
导淋管下部分管材从焊缝处开始鼓胀成为球
图 1 下集气管导淋管结构
形并发生破裂，裂口长约 44 mm，裂口最宽处约
4 结论 当炉管出现弯曲情况后，对转化炉力系的缺
陷、配重的滑轮组和转化炉顶盖板进行改进得到 理想的效果。但在工艺操作上要注意 5 个问题。 （1） 转化炉在点火升温过程中，火焰尽量短，尽量 多点火嘴；要勤调火嘴和风门，稳定负压。（2）在升 温过程中，对炉管伸长度，及配重伸长度严格监 控。（3）热氮运行中尽量增大蒸汽量。（4）日常操 作中严格控制脱硫原料气中的硫含量，防止催化 剂中毒造成转化炉炉管出现损伤。（5）日常操作中 稳定控制转化炉炉膛温度，在紧急停工中掌握好 关键点，防止炉温出现巨大降幅。
炼油与化工
2009 年 第 3 期
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
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பைடு நூலகம்
转化炉下集气管导淋管破裂原因分析及处理措施
高珊珊 1，鲁 敏 2，姜雪枫 3
（1.大庆石化公司经济技术开发公司，黑龙江 大庆 163714；2.大庆石化公司化工三厂，黑龙江 大庆 163714； 3.大庆石化公司生产运行处，黑龙江 大庆 163714）
（3）把滑轮全部换成轴承式滑轮，把连接炉管 和配重的钢丝及滑轮打上黄油减少摩擦。
经过改进后，进行了第 3 次热氮运行，上集合 管、炉管及炉管配重伸长的长度相吻合，改造后的 转化炉管系的膨胀情况见表 2。
炉管出口 温度/℃
299 275 355 418 500 600 643 700 750
东侧集合管 上升高度/mm
Analysis of influence of saddle arrangement on horizontal vessel’s cylinder stress/2009，20（3）：20-22
Li Weiwei
(Daqing Oilfield Engineering Co., Ltd., Daqing 163712,China)
炼油与化工
2009 年 第 3 期
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
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转化炉炉管弯曲的原因分析和对策
张为国，李 毅，张 雷
（大港石化公司，天津 300280）
摘要：某制氢装置在第 1 次开工时转化炉炉管发生弯曲现象，影响了装置的正常运行。通过对
转化炉运行参数进行分析，查明了炉管的弯曲原因、提出技术改造方案，很好地解决了炉管的
图 2 炉管弯曲情况示意
图 1 转化炉炉管结构
1 炉管弯曲情况 装置共进行 3 次热氮运行，第 1 次和第 2 次
炉管都出现弯曲。经过改造后，第 3 次热氮运行较
2 炉管弯曲的原因分析 2.1 转化炉炉膛及炉管温监测分析
转化炉炉管是离心铸造工艺制造的，属易损 件，主要损坏形式是由于过热而引起纵向蠕变破 坏。因此先对炉膛和炉管温度的测量值进行分析[1]。
参考文献：
［1］ 李大东.加氢处理工艺与工程［M］.北京：中国石化出版社， 2004：1364-1372.
［2］ 杜中强.新型制氢转化炉应用［J］.石油化工设备技术， 2005（2）：40-41.
［3］ 姚稷天.炼油厂制氢转化炉的设计［J］.炼油设计， 2001（10）：14-16.
［4］ 鲍连升.制氢转化炉管的设计与制造［J］.化工装备技术， 2003（6）：31-34.
Optimized scheme for turnover construction of spherical heads/2009，20（3）：18-19
Ji Shili，Jiang Yuchang，Sui Jingtao
(Dalian Seven Star Project construction Supervision Company, Dalian 116031,China) Abstract: During the construction of FCC units, turnover operations of the heads of settlers and regenerators are needed by their construction process. The improper construction scheme of the turnover operations can lead to safety accidents. Using the turnover operation of settler heads（with lining put in）in the 3 500 kt/a FCC Unit of Dalian Petrochemical Company as example, this paper introduced an easily-processing and the safest turnover construction operation method. Keywords: spherical heads; turnover; construction
合成氨装置的一段转化炉包括辐射段和对流 段，辐射段的 378 根炉管内装 Ni 催化剂，原料气自 上而下通过发生转化反应，经 9 根下集气管和 9 根上升管汇集后送往二段转化炉。
9 根下集气管在中段位置设有导淋管，主要用 于在开工蒸汽升温及停工蒸汽钝化时排除凝结水 分。自 2000 年随竖琴管一起更换后，已有 4 根管 发生泄漏，从外观看，泄漏部位均发生鼓胀破裂。 下集气管管内介质为一段炉转化气为 CO2、CO、 H2、H2O、CH4 等，工作温度为 810 ℃，管内压力为 3.16 MPa。导淋管由 2 段细管对焊而成，上部材质 为 Incoloy800，下部材质为 Cr25Ni20，鼓胀破裂处 位于靠近对接焊缝的一侧。导淋管结构见图 1。 1 鼓胀破裂原因分析 1.1 外形宏观检查
炉膛温度和炉管温度最高值见表 1。
测量部位 炉膛上部温度/℃ 炉膛中部温度/℃ 炉膛下部温度/℃
炉管出口温度/℃
东侧 928 906 868 东侧第 1 排炉管 730
表 1 炉膛温度和炉管温度
南侧 882 878 867 东侧第 2 排炉管 720
西侧 930 897 862 东侧第 3 排炉管 722
收稿日期：2009-08-25 作者简介：张为国，男，工程师，1997 年毕业于江苏石油化工学院石 油炼制专业，现从事炼油生产工作。
炼油与化工
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REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第 20 卷
over voltage in the sheaths and high circulating current in the shielding metallic sheaths generated by surge voltage, and the maintenance technologies for sheath over voltage protectors. Keywords: 6 kV; insulated cables; substation; over voltage
弯曲问题。
关键词：转化炉；炉管弯曲；炉管温度
中图分类号：TE624.4
文献标识码：B
文章编号:1671-4962（2009）03-0023-02
大港石化公司制氢装置 2008 年 3 月建成，于 2008 年 6 月 1 次投料开工成功。制氢装置中的转 化 炉 有 4 排 炉 管 ， 每 排 44 根 ， 炉 管 材 质 为 Cr25Ni35Nb-Ti，规格为 127 mm×12 mm，有效长度 为 12 000 mm, 由 4 段对接组焊而成。上尾管与上 集气管连接，转化管下部采用了无下尾管的新型 管系结构。下集气管采用冷壁结构，炉管直接与冷 壁集合管相连，见图 1。
（1） 上集合管导向架端部管托与导向架间的 横向间隙由 50 mm 减小为 27 mm，当上集合管受 热移动 27 mm 后，端部管托与导向架接触后，将产 生反向位移，对上集合管起到限位扶正作用[4]。
（2）对炉顶部盖板进行了扩宽，并将炉顶纤维 模块穿管处圆孔直径由 130 mm 改为 150 mm。
摘要：用光学显微镜、扫描电镜对转化炉下集气管的导淋管的微观组织、断口形貌进行分析。结
果表明：导淋管鼓胀破裂非蠕变损伤所致，而是超温运行所致，超温是导淋管阀门泄漏引起的。
应用 HP50Nb 高性能材质后使问题得以解决。
关键词：转化炉；导淋管；破裂；处理措施
中图分类号：TQ113
文献标识码：B
文章编号:1671-4962（2009）03-0025-02
转化炉在升温的整个过程中，严格按照点火顺 序进行的点火，火焰长度均匀，燃烧效果良好。炉管出 现弯曲后，对转化炉燃烧器进行检查，燃烧器正常。 2.3 东侧第 2 排炉管介质分布情况测试
把转化炉东侧第 2 排炉管的上法兰全部打 开，通入大量气体进行炉管气体分布试验，没有发 现东侧第 2 排炉管有堵塞现象，从而排除了因炉 管气体分配不均造成炉管弯曲。 2.4 炉管的材质检查
对炉管进行材质分析，检测结果和炉管出厂 的合格证相符。 2.5 转化炉炉管上部的盖板卡涩情况
第 1 次热氮运行后，发现炉顶部盖板与炉管 存在一定的磨痕，这说明当炉管膨胀伸长时顶盖 板对炉管产生了较大阻力。 2.6 对吊挂炉管的滑轮组进行检查
滑轮组采用的是销轴连接，经试验发现打过
黄油的滑轮组还是有较大的摩擦力。 2.7 上集合管膨胀情况
77 89 117 146 179 209 229 243 255
表 2 炉管部分管系膨胀情况
西侧集合管 上升高度/mm
65 81 105 139 164 194 215 231 242
转化炉炉管 上升高度/mm
37 73 100 120 140 167 190 200 210
配重拉伸 长度/mm
300 580 800 955 1 170 1 350 1 550 1 600 1 710
北侧 880 877 858 东侧第 4 排炉管 725
炼油与化工
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REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第 20 卷
从表 1 可以看出，炉膛上部存在一定的温差， 炉膛上部东、西 2 侧温度较高，因为此处的测温点 离火嘴的距离较近。在炉膛下部 4 面的温度已基
本相同，说明炉膛温度较为理想。从转化炉炉管出 口温差可知各炉管介质温差在合理范围内。
转化炉炉管出口管壁温度分布见图 3。
图 3 炉管出口管壁温度分布
由图 3 可以看出，炉管出口管壁温度分布是 均匀的。炉膛温度和炉管温度没有出现大的温差， 温度分布较为均匀，其中出现大量炉管弯曲的东 侧第 2 排炉管温度也无异常现象，由此可排除因 炉膛温度分布不均造成炉管弯曲可能[2]。 2.2 转化炉瓦斯火嘴燃烧情况