裂解炉是乙烯装置的核心设施，它通过辐射炉膛内的1260摄氏度的高温加热流动辐射管内的液态烃、轻烃、轻柴油等原料，进行高温裂解，生产出单体原料，并将这些单体原料进行合成或生产出乙烯、丙烯和其他裂解气体，并附带产出10帕的高压蒸汽，作为压缩机的供给能源。裂解炉的内部衬里由辐射段、过滤段、集烟箱、烟道和烟囱六个部分组成，炉膛设计最高温度为1260℃。
乙烯裂解炉耐火衬里的结构特征
分析近年来,随着科学技术的不断向前发展,乙烯裂解炉耐火材料的制造技术和炉衬损毁机理成为各国研究的热点。乙烯裂解炉耐火衬里具有高级化、多样化和不定形化的特点,在实际的应用中,可根据具体情况来选择合适的材料及施工方法。现将乙烯裂解炉耐火衬里的结构简单介绍如下:
乙烯裂解炉作为一个系统主要由辐射段、对流段、燃烧器、吹灰器、集烟罩及钢结构等六部分组成,其中钢结构主要是由立柱、横梁、斜拉杆等连接成的连接而成的框架,用于固定炉体、设备及管线。耐火衬里是乙烯裂解炉辐射段和对流段的组成部分之一,一般选用耐火砖、陶瓷纤维及耐火混凝土组成,炉底选用重质的耐火混凝土;辐射室的侧壁一般选用陶瓷纤维或砖结构模块;另外,炉顶的耐火衬里可选用耐火砖或陶瓷纤维悬吊式结构。
乙烯裂解炉耐火衬里的施工技术
2.1并进施工法
所谓并进施工法,是指对辐射段、过渡段与对流段、集烟箱同时进行耐火衬里并进的施工方法。此施工方法采用了网络施工技术并进行了统筹组织施工。其施工技术要点:对辐射段及对流段的浇注材料采用平放施衬,其中膨胀缝采用木模法一次成型,吊装施工采用两段对流段单片扣上炉管加固一起的“模块化”施工技术;辐射段硬质砖采用冲击电锤打孔法和采用切砖机合金钢锯片切割砖钩槽口的方法。此种并进施工法是一种最佳的施工技术手法,适用于国内引进的各种乙烯装置及原有的乙烯装置中的耐火衬里的改造工作,从很大程度上提高了经济效益和社会效益。
2.2乙烯裂解炉耐火衬里的材料选择及管理措施
在进行耐火衬里的管理中需要做到以下几点:
首先,实地采购耐火材料时,严格从厂家的生产线或仓库里进行抽样检查,然后将样品交到相关的耐火材料研究所进行理化指标分析,以确保耐火材料的质量;其次,对耐火材料进行合理堆放及管理:因为耐火材料在存放中需要严格防潮防水,所以除了要求装卸工人轻拿轻放外,需要在施工现场搭设料棚,并在地面铺设竹板,且堆放层数能超过规定;第三,对车间技术工人进行技术培训:对在岗操作工人进行筑炉规范和乙烯裂解炉耐火衬里的具体做法培训,并对裂解炉运行过程中容易出现的问题进行案例分析,以使其在具体操作中能够及时做好耐火衬里的检查、维修等工作。
2.3施工中对耐火衬里的使用要点分析
(1)使用注意事项:耐火衬里在日常的使用中应注意:开停炉时应避免温度升降的速度过快,并及时调整膨胀缝的大小及位置符合要求,否则容易造成对流段的耐火衬里开裂或脱落;一旦发生开裂或脱落事故时,应及时进行耐火衬里的更换,并调整好膨胀缝的位置。
(2)检修方面:辐射室的耐火衬里通常选用陶瓷纤维模块,但是陶瓷纤维在高温下长期使用会发生析晶粉化现象,而导致衬里收缩,因此,在使用中应注意定期(至少每年一次)对耐火衬里进行检查维修。在进行陶瓷纤维的耐火衬里检查时,应注重模块间及炉墙拐角处是否有缝隙,同时检查陶瓷纤维是否有发薄的现象,以及模块的锚固件是否松动及损坏。另外,需要根据外墙的表面温度对砖墙的膨胀部位耐火材料进行检查维修处理。
2.4乙烯裂解炉炉管与炉顶衬里部位的密封方法
在裂解炉炉顶衬里部位的内壁电焊固定锚固定,然后在穿过炉顶穿孔的对应炉管上包上可燃材料,或者在该部位的炉管上套固可燃材料制成的套管,可燃材料的厚度或套管的厚度为炉管外壁与炉顶穿孔内壁保温层之间的允许长度;在裂解炉顶衬里部位的内壁上采用按喷的方式喷涂一层含锆纤维保温层,再在该含锆纤维保温层上和锚固钉之间固定一道钢丝网,然后再在钢丝网上喷涂另一含锆纤维保温层。按照上面的顺序重复数次,至含锆纤维保温层覆盖锚固钉,并达到要求的厚度为止。这种裂解炉炉管与炉顶耐火衬里部位的密封方法可有效解决炉管与炉顶耐火衬里部位的密封问题,且该方法简便易行,施工速度快,能大幅度提高乙烯裂解炉的使用寿命。
乙烯裂解炉耐火衬里的优化施工技术
在乙烯裂解炉的实际运行过程中,为了切实提高耐火衬里的施工质量及降低热能的传递,需要利用合理的施工技术来保证乙烯裂解炉耐火衬里的运转周期,从而保证其低能耗及较低的炉体表面温度,延长炉体的使用寿命。
3.1保证保温层厚度
因为在长期的高温作业下,炉体的钢板容易变形,且模块与钢板之间容易出现裂缝而产生空气对流,以至于造成裂解炉的热效率降低,而导致能耗多高。所以,在乙烯裂解炉耐火衬里的运行中,含锆纤维模块与钢板之间的含锆纤维毯需要达到一定的厚度要求。
3.2控制伸缩缝的尺寸
轻质耐火砖墙体对伸缩缝的要求很高,在现场施工中需要采取一定的措施保证伸缩缝的尺寸。比如用塑料按照要求的伸缩缝加工一批小块,施工时可以将塑料小块放在伸缩缝相邻的两块耐火砖间,来保证其尺寸的准确无误。
3.3较好地控制垂直方向的伸缩缝
施工时对垂直方向的伸缩缝两端的耐火砖均进行加工,以保证伸缩缝里的含锆纤维毯在降温后能够立即恢复,再点火时不容易出现缝隙,来降低热损失。
3.4含锆纤维模块表面喷涂高温抗冲刷涂料
在含锆纤维模块安装完毕后对其表面喷涂高温抗冲刷涂料,能够延长纤维因为在长时间高温气流作用下的析晶粉化的时间。
结 语
在进行乙烯裂解炉耐火衬里的施工过程中,只有充分掌握其内部结构、使用原理、操作规范等技术要点,才能对其在实际运行中进行较好的控制,以及出现了问题能够在第一时间内解决,并能结合实际情况进行施工技术的改进,以保证乙烯裂解炉耐火衬里的安全、高效运行。
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