炼厂60000Nm3∕h制氢转化炉的改造及其效果.pdf

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1、炼厂60000Nm3／ht1]氢转化炉的改造及其效果王磊(中国石化海南炼油化工有限公司，海南洋浦578101)摘要：某炼油厂制氢转化炉1101一F一101为单排管顶烧炉型，炉管为下端固定支撑，进出口管系采用上下猪尾管连接集气管结构，6排炉管共计288根。2005年9月投用。运行近3个检修周期，转化炉存在较多隐患，如炉管泄漏、集合管寿命到期，外壁超温严重、排烟温度高等问题，计划在大检修中对转化炉进行消缺改造，更换176根新炉管、更新下集合管、改造高低温段空气预热器等内容，将转化炉热效率提高至92．5％以上。排烟

2、温度降至1300CkX下。关键词：转化炉；隐患；炉管；消缺治理随着炼油厂加氢装置的逐渐增多，所需要的氢气越来越多，使得制氢装置相应发展的很快，其中转化炉的苛刻的操作条件及运行中的一些设备共性问题都得到了一定的改善和解决。由于转化炉有很多有别于其他加热炉的特殊性，在炉子结构、炉管材料、管路系统支撑及应力、管路系统膨胀及补偿、燃烧、烟气流动分配、耐火材料等各方面都必须精心考虑。本文将对炼厂60000Nm3／h制氢转化炉白投产以来，产生的主要问题及解决方法加以简介。1加热炉概况某炼油厂60000Nm3／h制氢转化炉

3、为单排管双面辐射顶烧炉型，设计热负荷110．22MW。6排共288根转化管，材质HP40一Nb—Ti，每根炉管为下部固定，上部用恒力碟簧吊架悬挂并向上膨胀，膨胀量约为200ram；转化管上下两端分别通过上下尾管与上下集合管连接，上尾管(材质TP321H)吸收转化管上端与上集合管的膨胀位移差及上集合管自身轴向的位移，下尾管(材质N08811)吸收下集合管的轴向热膨胀位移量；3根上集合管，每2排转化管对应1根，3根冷壁下集合管，每2排转化管对应1根，上集合管由配重式吊架悬挂并随转油线上升管热胀时向上平行移动，下集

4、合管落地支撑；7排共105台顶烧式燃烧器位于转化管排之间以及转化管排与侧墙之间；落地的卧式对流室。沿烟气流动方向依次排有混合原料气预热段、蒸汽过热段、空气预热高温段、蒸发段和空气预热低温段；空气预热器高温段采用板式空气预热器，空气预热低温段采用热管式空气预热器；火管式余热锅炉置于对流室底部，通过输气管与下集合管出口相连。2转化炉存在的隐患及原因分析2．1转化炉管存在问题(1)2014年9月24日，某炼油厂受外电网影响造成全厂停电，转化炉突然停工。造成7根炉管在距离炉底部约2～3米处焊缝出现纵向裂纹。11月进行

5、停工抢修，检测炉管发现不合格焊口82道，其中5道为A3缝，77道A4缝。炉管超声波检测发现B+级12根，蠕胀超标26根(外径超过132mm)，宏观检查发现3根炉管出现裂纹(离炉顶200mm位置处)，7根炉管有离子脱、凹槽、鼓包和气孔缺陷，弯曲变形较大的炉管共21根。根据检测结果，经研究决定更换了112根炉管。同时对炉管寿命进行评估，剩余寿命为2两年(即可运行至2016年12月)。目前未更换的176根炉管表面有较多条状、云团状花斑，运行风险较大。转化管裂纹、焊缝裂纹原因分析：①应力腐蚀：开停车频繁，焊缝出现热应

6、力，形成网状结构。②高温蠕变腐蚀¨1：蠕变的产生主要是由于过热引起的。由于燃料调整，介质物料流量波动大，开停车升降温速度快，以及炉管本身的热应力所造成的。蠕变过程是随时间增长的塑性变形积累过程，是与空穴的集积与微裂纹的发展过程同时发生的。另外，在高温条件下，随时间发生的金相组织的变化和恶劣、载荷的变动、金属的时效过程、扩散作用以及其他与时间有关的因素等，都使得材料的高温断裂强度随时间的增长发生重大变化。转化炉管的蠕变曲线如图1：吣■避斟-o图1典型的蠕变曲线③高温氧化腐蚀：转化管HP40Nb材料在正常工况下具

7、有良好的抗氧化性，但严重超温或过热会加剧氧化。超温会加剧材料的氧化，使抗蠕变性能下降，加速裂纹的形成和发展，在实际运行中常见的超温现象可归纳如下：1)与催化剂有关的超温。若在装填催化剂时出现“架桥”现象，催化剂装填不满，在炉膛内的空管处就会产生超温。2)催化剂质量不好，升降温速度过快，常会引起催化剂破碎、粉化、导致通气不均匀，阻力降增大，通气量减少而形成严重的局部过热。3)原料气引起的超温。原料气水碳比过低，会引起在催化剂上结碳。蒸汽中的si02和钠盐过高，会产生结盐、结块现象。4)7-艺引起的超温。为满足工

8、艺要求，转化管转化气出口的甲烷含量必须要低于一定值，但由于长期使用，催化剂结碳、结盐、结块、硫中毒、粉化使之活性下降，甲烷含量会超出一定要求，这势必要提高操作温度，无疑管壁温度将要上升。5)由燃料质量引起的超温。如由于天气温度变化，燃料气中带有部分的液态烃和其他组分，使烧嘴喷液，造成炉管严重超温。(2)自加热炉投用以来，转化炉下锥段焊缝处出现过8泄漏着火。原因分析：①焊缝焊接质量不合格、焊后热处理不