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降低輕油制氣爐改質(zhì)室爐壁溫度的改造措施

文檔作者：李勝華賈桂華文檔來源：南京港華燃?xì)庥邢薰?/div>		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月16日
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第25卷第5期
2005年5月
煤氣與熱力
GAS＆ HEAT
Vo1 25 No．5
May 2005
降低輕油制氣爐改質(zhì)室爐壁溫度的改造措施
李勝華， 賈桂華
(南京港華燃?xì)庥邢薰旧a(chǎn)調(diào)度部，江蘇南京210028)
摘要： 對(duì)輕油間歇循環(huán)制氣爐改質(zhì)室爐壁溫度過高的原因進(jìn)行分析，對(duì)耐火保溫層、人孔
及熱電偶測(cè)溫孔進(jìn)行改造，效果很好。
關(guān)鍵詞： 輕油制氣爐； 改質(zhì)室； 保溫
中圖分類號(hào)：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1000—4416(2005)05—0054—03
Reconstruction M easures by Decreasing W all Temperature in
Reforming Chamber of Light Oil Gas M anufacturing Furnace
LI Sheng—hua， JIA Gui—hua
(Department ofProduction&amp;amp;D卸atch，Nanjing Ganghua Gas Company Limited，Nanjing
210028，China)
Abstract： The reasons of excessive wall temperature in reforming chamber of intermittent cyclic
light oil gas manufacturing furnace are analyzed，and the refractory insulating layer，manholes，and sur—
vey holes of therm ocouple have been reconstructed with a better result、
Key words： gas manufacturing furnace with light oil； reform ing chamber； therm al insulation
我公司輕油制氣廠共有3臺(tái)制氣爐，每臺(tái)制氣
爐生產(chǎn)人工煤氣25 X 10 m ／d．設(shè)計(jì)產(chǎn)量為50 X 10
m ／d，2開1備，最大產(chǎn)量為75 X 10 m ／d。采用低
壓間歇循環(huán)催化裂解工藝．催化裂解反應(yīng)以石腦油
或LPG為原料，與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H，、CO、CH
及少量低級(jí)烴。循環(huán)周期為120 S，分5個(gè)階段進(jìn)
行，加熱60 S、第一次吹掃6 S、改質(zhì)48 S(其中增熱
38 S)、第二次吹掃6 S。制氣爐經(jīng)改造后，可用天然
氣作為生產(chǎn)原料。輕油制氣廠3臺(tái)制氣爐于2000
年3月正式投產(chǎn)，成為我公司的主供氣源廠。
1 問題的提出
制氣爐是制氣裝置的核心，呈“U”型布置，整個(gè)
爐體直至煙囪內(nèi)襯耐火磚。加熱在燃燒室內(nèi)完成，
催化裂解反應(yīng)發(fā)生在改質(zhì)室內(nèi)。改質(zhì)室中部設(shè)有催
化床層，高度約1．25 m．催化劑質(zhì)量約12 t。
在原設(shè)計(jì)中，催化床層的內(nèi)襯耐火磚從爐壁鋼
板向內(nèi)分為4層．分別是第1層保溫磚(型號(hào)3a)、
第2層保溫磚(型號(hào)3b)、第1層耐火磚(型號(hào)9
號(hào))、第2層耐火磚(型號(hào)5號(hào))。改質(zhì)室原設(shè)計(jì)外
壁溫度為200℃ ，但投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)催化床層周圍爐壁
溫度一直偏高．滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)局部溫度甚至超過
400℃ ，導(dǎo)致催化床層下人孑L附近的爐壁鋼板嚴(yán)重
變形。在以往的維修中．曾采用對(duì)磚縫進(jìn)行處理以
及從外部鉆孑L打高溫膠等方法．但效果不好。爐壁
溫度超高直接影響了設(shè)備的正常使用．對(duì)生產(chǎn)和操
作人員來說也不安全。隨著國(guó)家西氣東輸工程的竣
工，輕油制氣廠的生產(chǎn)原料將改為天然氣．天然氣改
質(zhì)的床層操作溫度將比用輕油和LPG作原料時(shí)更
高。因此，如何有效降低改質(zhì)室的爐壁溫度，成為我
廠2003年設(shè)備大修的重要議題。
2 改進(jìn)措施
在過去的設(shè)備檢修中．曾多次進(jìn)入改質(zhì)室內(nèi)進(jìn)
行檢查．發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)耐火磚的工作面有裂紋，磚縫有開
裂現(xiàn)象。在加熱和改質(zhì)階段爐內(nèi)的壓力不同，分別
為1 kPa和6．5 kPa．屬正壓爐。在改質(zhì)時(shí)，低壓蒸
汽和烴類的混合氣進(jìn)入床層后，引起催化劑沸騰。
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第5期 李勝華，等：降低輕油制氣爐改質(zhì)室爐壁溫度的改造措施 第25卷
催化劑周期性地碰撞、沖擊爐內(nèi)的耐火磚，造成耐火
磚和磚縫開裂。通過磚縫和裂縫進(jìn)人爐墻的高溫氣
體，從耐火磚開始逐層向爐壁滲透，直至爐壁鋼板產(chǎn)
生高溫。熱電偶測(cè)溫孑L和人孑L由于其砌筑的特殊
性，成為整個(gè)爐墻中最薄弱的環(huán)節(jié)，在其附近產(chǎn)生局
部高溫點(diǎn)。因此，改進(jìn)措施將分別從耐火保溫層、人
孑L和熱電偶測(cè)溫孑L等幾方面著手。
2．1 耐火保溫層
通過3年多的使用，改質(zhì)室的耐火磚損壞比較
嚴(yán)重。在2003年制氣爐檢修中，擬將從改質(zhì)室拱腳
到錐體上部的膨脹節(jié)的整個(gè)爐墻全部拆除重新砌
筑，從根本上解決這一區(qū)域爐壁鋼板溫度過高的問
題。催化劑對(duì)爐內(nèi)壁的碰撞、沖擊在生產(chǎn)工藝中是
不可避免的，因此對(duì)爐壁耐火保溫層的改進(jìn)重點(diǎn)是
防止高溫氣體通過磚縫和裂紋滲透到外層鋼板。
① 從改質(zhì)室拱腳到錐體下部，對(duì)保溫層全部
重新設(shè)計(jì)。在鋼板與輕質(zhì)保溫磚之間增加20 mm
厚的保溫隔熱材料，即在鋼板內(nèi)側(cè)首先粘貼2層5
mm厚的石棉板，再用10 mm厚的高純高鋁纖維氈
與石棉板錯(cuò)縫粘貼。石棉板和高純高鋁纖維氈均是
以耐火纖維為原料經(jīng)加工制成的高溫隔熱材料，其
質(zhì)量輕、熱導(dǎo)率低，具有一定的抗張強(qiáng)度和抗氣流沖
刷性，是優(yōu)質(zhì)的高溫隔熱材料。石棉板具有一定的
強(qiáng)度，能對(duì)高溫下耐火磚的膨脹起到支撐作用，可直
接用高溫耐火膠泥粘貼于鋼板上?？紤]到施工時(shí)要
將石棉板微卷成圓形，所以選用了2層5 mm的石
棉板。增加的保溫層主要用來阻隔通過磚縫等串人
爐壁的高溫氣體。從而降低外壁溫度。
② 原來的輕質(zhì)保溫隔熱磚(3a、3b)磚型小，
磚縫多 為減少磚縫并阻隔氣流，將原設(shè)計(jì)中2層
保溫磚改為1層，并將磚型加大。為保證改質(zhì)爐內(nèi)
徑不變，新保溫磚的厚度比原來2層保溫磚厚度之
和少20 mm。將新保溫磚設(shè)計(jì)為左右?guī)е箍?，以?
加氣流通過的阻力，進(jìn)一步阻隔高溫氣流的流通。
2．2 人孔
在原設(shè)計(jì)中人孑L處耐火磚均干砌，必然會(huì)留下
大量的砌縫。從現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，人孑L周圍的爐壁
溫度最高，鋼板變形也最嚴(yán)重。2001年檢修時(shí)將人
孑L處耐火磚改為帶膠泥砌筑，但效果仍不理想，因此
對(duì)人孔的處理非常關(guān)鍵。
首先對(duì)砌筑人孑L的耐火磚進(jìn)行加工，用切磚機(jī)
切短40 mm，與人孑L周圍的耐火磚形成錯(cuò)縫。耐火
磚砌筑時(shí)仍采用濕砌，即用高溫膠泥砌筑，且磚縫要
符合設(shè)計(jì)要求，不得大于2 mm。然后在砌好的耐火
磚墻表面平抹一層耐火膠泥，將1層10 mm厚的高
純高鋁纖維氈粘貼在磚墻表面。用磚將人孑L內(nèi)剩余
的空問全部填實(shí)。最外面再平鋪1層高純高鋁纖維
氈，最后安裝好人孑L法蘭蓋。
2．3 熱電偶測(cè)溫孔
為控制催化劑床層的溫度滿足改質(zhì)需要，在改
質(zhì)室的上下部各設(shè)1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，位號(hào)分別為11E一
108和TE一104(以1號(hào)爐為例)，插人深度為720
mm 在催化床層的底部設(shè)1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(TE一105A／
105B／106)，在同一水平面上有3個(gè)插入深度，分別
為950、1 150、1 350 mm。在床層中部有1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)
TE一107。按原設(shè)計(jì)，催化床層溫度范圍為700～
920 oC。整個(gè)改質(zhì)室的測(cè)溫點(diǎn)分布見圖1。
105B ／
廚
10 6 ，
I 一 催化床層 、、
l!三二 }__一 一 改質(zhì)室
圖1 測(cè)溫?zé)犭娕荚诟馁|(zhì)室的分布
Fig．1 Thermoeouple arrangement in re ng chamber
改質(zhì)室有4個(gè)測(cè)溫孑L，2個(gè)備用孑L，一共6個(gè)
孑L。從測(cè)溫孑L的內(nèi)側(cè)砌磚展開圖可以看出(見圖
2)，4塊磚形成了1個(gè)長(zhǎng)軸為80 mm、短軸為50 mm
的橢圓孑L，而熱電偶的套管外徑為20 mm，這樣在熱
電偶套管與耐火磚之間最大有30 mm的空隙。設(shè)
計(jì)時(shí)考慮到耐火磚與熱電偶套管的熱膨脹系數(shù)不
同，留有一定的膨脹空間，但是這么大的空隙顯然給
高溫氣體提供了極好的通道。過去檢修時(shí)，用硅酸
鋁纖維棉將這一橢圓孑L填實(shí)。剛開始的確收到一定
的效果，但熱電偶套管在高溫下被燒通后需要經(jīng)常
更換，尤其是在催化床層下部的3芯熱電偶(TE一
105A／105B／106)插入深度最深．它在催化劑的底部
既要承受催化劑的重量又要經(jīng)受高溫及催化劑的沖
擊，極易損壞 更換套管后無法從外面繼續(xù)用硅酸
鋁纖維棉填充，這種方法屬于一次性有效的方法。
改造方案應(yīng)滿足套管多次插拔的需要，具體做法見
圖3。
首先在測(cè)溫孑L處，將爐壁鋼板上外接管的直徑
放大至150 mm，施工時(shí)待耐火磚砌筑完成后，把熱
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第5期 煤氣與熱力 第25卷
電偶插人接口內(nèi)，用法蘭連接好。然后用硅酸鋁纖
維棉將其余的空隙全部填實(shí)，在爐壁的內(nèi)表面用高
溫膠泥封住。硅酸鋁纖維棉具有保溫隔熱作用，用
它填充在熱電偶套管的周圍。在保留了一定的膨脹
空間的同時(shí)，將空隙填實(shí)。從而堵住了氣體的流通通
道。出于今后維修的方便，將測(cè)溫孑L的接管放大。
熱電偶套管損壞后，將連接法蘭拆開．掏空里面的硅
酸鋁纖維棉，取出套管。重新插人新套管后仍用硅
酸鋁纖維棉將套管周圍的空隙填實(shí)。
引 [== 5．0叫l(wèi) mm磚2
(
磚3 磚4
圖2 熱電偶測(cè)溫孔內(nèi)側(cè)砌磚展開圖
Fig．2 Internal brick configuration of survey hole for
thermocouple
硅
量
量
0
酸鋁纖維棉
／ 爐壁
幾廣
＼
l l
I ．I 量
J r l 0ln
一
|。 1
高溫膠泥／ U
圖3 改進(jìn)后的熱電偶測(cè)溫孔結(jié)構(gòu)
Fig．3 Reconstructed confi guration of survey hole
for thermocouple
3 施工要求
① 把好施工材料質(zhì)量關(guān)。耐火磚生產(chǎn)廠家應(yīng)
提供技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督部門的檢測(cè)證書，保證所產(chǎn)各種
耐火磚和保溫磚的理化特性，如A1 0 的含量、耐火
度、耐壓強(qiáng)度等都要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)到現(xiàn)場(chǎng)的耐
火磚。按磚型圖尺寸要求，認(rèn)真進(jìn)行尺寸、外觀及斷
面檢查。對(duì)施工中所用的其他材料，如高溫膠泥和
耐火澆注料等同樣要把好質(zhì)量關(guān)。
② 把好砌筑質(zhì)量關(guān)。耐火磚要錯(cuò)縫砌筑．不
可同縫砌筑。嚴(yán)格控制對(duì)磚縫的要求，普通部位磚
縫寬度偏差為±2 mm，特殊部位如拱體等應(yīng)滿足設(shè)
計(jì)要求。砌筑時(shí)不準(zhǔn)使用鐵錘敲打砌體。只能用木
槌敲打。灰漿硬化后，嚴(yán)禁用木槌修正砌體的缺陷。
只能拆除重砌。當(dāng)發(fā)現(xiàn)砌體下面幾層有扭曲或其他
缺陷超過允許公差時(shí)。應(yīng)按階梯形拆除重砌 禁止
同時(shí)敲打2層或更多層的砌體。禁止為了調(diào)整磚縫
或?yàn)榱诵拚龎γ娑么蚱鲶w中毗鄰的磚 耐火磚的
加工采用機(jī)械方法，不允許加工耐火磚的工作面
③ 把好粘貼關(guān)。在爐壁表面粘貼石棉板時(shí)。
為保證粘貼牢固，不留縫隙，在底層均先用耐火膠泥
打底，然后立即將石棉板粘上。貼好后用三夾板或
五夾板做成與鋼板相同弧度的模具。對(duì)石棉板進(jìn)行
固定，待粘貼牢固后拆除模具。石棉板與石棉板之
間、石棉板與高純高鋁纖維氈之間均要錯(cuò)縫粘貼。石
棉板的垂直邊均加工成45。的斜口。高純高鋁纖維
氈的接縫應(yīng)避開北側(cè)的高溫區(qū)。
④ 更換已嚴(yán)重變形的爐壁鋼板。1號(hào)爐檢修
時(shí)因時(shí)間倉(cāng)促，在已變形的鋼板內(nèi)側(cè)砌筑時(shí)，為保證
爐內(nèi)徑尺寸，很多保溫磚均需進(jìn)行加工。施工難度很
大。在一定程度上也影響了改造的效果。因此在2
號(hào)、3號(hào)爐檢修時(shí)我們提前準(zhǔn)備，將已變形的鋼板進(jìn)
行局部更換?？梢院芎玫亟鉀Q這一問題。
⑤ 把好烘爐關(guān)。全部砌筑工作結(jié)束并驗(yàn)收合
格后需進(jìn)行烘爐。烘爐時(shí)要嚴(yán)格按照烘爐曲線?？刂?
時(shí)間和溫度。不可縮短烘爐時(shí)間或提高升溫速度。
4 改造結(jié)果
3臺(tái)制氣爐的大修從2003年6月開始。10月全
部檢修完成，到目前為止，3臺(tái)爐已運(yùn)行1年以上，
中間有過多次停爐、開爐。用紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)，3
臺(tái)爐的爐壁溫度平均為100℃ ，局部最高點(diǎn)為150
℃左右。最低溫度只有70℃。通過這次改造，有效
地降低了改質(zhì)室爐壁溫度。確保了制氣生產(chǎn)的正常
進(jìn)行。也為天然氣的改質(zhì)提供了保證。
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作者簡(jiǎn)介：李勝華(1964一 )， 男， 江蘇吳江人，
工程師， 大專， 從事燃?xì)馍a(chǎn)、供應(yīng)和調(diào)
度工作。
電話：(025)85369699
E—mail：li．shenghua@ towngas．com
收稿日期：2004—11—09

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