重油气化炉炉砖顶部结构改进

文章编号:1001 6988(2001 )03-0040-02重油气化炉炉砖顶部结构改进王茁',张波，高维平),王 涛2(1.吉林化工学院,吉林132022; 2.河北工业大学,天津300130)摘妻:分析了重油气化炉原妒口结构的不足，提出新型整体吊挂式封头并予以应用,实践证明是成功的。关键词:重油气化炉炉口;整体吊挂式封头;改进中图分类号:TE963文献标识码:B .Improving on Top Sturcture of Heavy 0il Aerification Furnace BrickWANG Zhuo' , ZHANG Bo', GAO Weiping' , WANG Tao'(1. Jilin Chemistry Engineering College, Jjilin 132022, China ; .2. Hepei Industry University, Tianjin 300130，Chinua)Abstract: The insufiency on top structure of heavy oil aerification furnace brick is analyucd inthis paper. The new type of whole hanging top is designed and carried out. It has been proved that theimproving is right.Key words: heavy oil aerification furnace brick; whole hanging top; improving口),只有O260 mm,要进入炉内，就必须由筑炉人1原结构分析员拆除炉封口耐火砖后才可进入，因而这种炉口上封头结构有以下几种缺欠:某化肥厂丁辛醇生产系统中有三台重油气化0260炉,其作用是在温度1 350 C、压力3.1 MPa工况下,使重油与氧、蒸汽混合雾化发生激烈的气化反应,生成以CO+H2为主要成分的裂化气。其结构.为立式简体,规格02 412 mmX 36 mm、高9 003mm,内部衬有四层耐火砖,厚度455 mm,顶部妒口2*12处吊有大块喷口拱形砖,封口处内径8B260mm,结构简图见图1。气化炉通常连续运行半年左右,在停炉期间,检修及工程技术人员要进入炉内进行各项作业,如内部耐火衬里检查、伸缩缝检查、局部修补或炉内杂物清理等作业。由于原封口内径小(图1,1处炉顶中国煤化工收稿日期:2001-04-05MYHCNMH G火民，作者简介:王苗(1968- )男.讲师，吉林化工学院机电系机电教研室劃主任。现就读哈尔滨工程大学,博士研究生。5-三层耐火砖, 6刚玉砖，7.伸缩縫, 8~废热锅炉接口圈1重油气化炉 简图40<工业炉〉第23眷第3期2001年8月(1)不便于定期的检修检测及维护等作业。隙可由下式确定:(2)被拆除的炉封口耐火砖属特型刚玉砖,价格δ=Lp- Lp封头(1+a.Ol)昂贵且再用性很差,拆除一次基本就需要更换，相应δR=(Dyp- Dp封头(1+ a.Ot)/2增加了检修费用，造成一定的浪费。式中:δ一炉上封头件A与封口B的轴向间隙,(3)炉封口耐火砖的拆除、更换、重砌、固化,工mm,取δ⊥=50mm;期需一周时间,而通常的检修、检测及维护等作业工δp一炉上封头件A与封口B的径向间隙,期一般为3~5天,延长了整个施工工期。mm,取δ=30mm;因此,为改善检修、检测维护等作业条件,提高Lp-炉封口轴向尺寸, mm, L = 640 mm;设备利用率,对此部结构进行了改进。L管时头-炉上封头件A外套筒铀向尺寸，mm ;2改进后结构分析Dy一炉封口径向尺寸，mm, Dp = 860 mm;D财头-妒上封头件A外套简径向尺寸，鉴于原结构的不足,提出如下改进措施:mm;(1)拆除原封头处炉砖,分别扩展原炉封口内径a-线膨胀系数,因外套简材质为20钢线膨为0860 mm、0540 mm,如图2中B结构所示。胀系数大于耐热混凝土,故取20°钢a=(2)焊接组装整体吊挂式封头，如图2中件A15. 34x 10~/;结构所示，即在原炉上封头联结法兰(图2中件1)O!一温度变化, C。焊接内外套简(图2中件2、5、6),在内外套简之间灌注耐热混凝土件3,混凝土中置以钢筋件4增加代入各数据可得: L如斡头=577. 6 mm,圆整得:连接强度,其中,件2材质为20*钢，件5.6材质为L妒封头= 575 mm; Dp封头= 783.2 mm,圆整得:D炉封头= 780 mm。1CrNi9Ti。(3)停炉施工检查时,只需将此组合封头吊出，3.2组合上封头强度分析此组合上封头为整体吊挂式结构,外套筒与炉检修及技术人员即可进入炉内进行各项作业。内壁存有间除,内套简与重油喷嘴也有间隙，P外=0860.0780P内，故件A为常压部件,可只考虑承受温度状况。g260.封头处为气化炉喷嘴安装位置,在此处重油与氧蒸汽雾化混合,温度较炉膛内温度有所降低,根据测量约950~1 050 t。i8组合上封头中件5.6材质为1GrNi9Ti,可查得此钢的最高使用温度为850~1 050心川,件2材质为20,因为此部气体经折角而进,属密封状态,温度还会略降低,因此,此部件可以满足使用要求。05404实际应用检验及结论A-改造后上封头组件, B-改造后妒口结构1-件A妒上封头,2外套筒3.耐热混凝土4.如强钢筋,5-内套简，6-底部外套简此封头结构按上述措施改进后,投入使用，经气2改进气化垆妒口装配圈化炉连续运行半年后,具体检验效果如下:(1)在气化炉连续运行期间,能够达到原炉耐火3改进后结构尺寸的确定砖隔i中国煤化工复不致过高，据测量筒TMHCNMHG,满足工艺及设3.1组合上封头尺寸的确定备图2中组合上封头件A与炉封口结构B的间(下转第53页)41《工业妒》第23卷第3期2001年8月壁温和空气温度C;Q为热负荷kW。算时压力的选取。4计算结果 与讨论表2计算数据表编号项目名称空气陶瓷|烟气陶瓷以垃圾高温气化炉设计中的一组设计数据进行1气体进口温度/心51400计算,空气和烟气的压力约为1个大气压左右,按上气体出口温度/心1100273热负荷/kW154.2154.24述假设和公式进行计算得到数据如表1所示。4 1 对数平均温度/t:164. 2164.2气体流速/(m-s" '8.2811.63表1计算数据表6换热系数/(Wm't176.867.77 |综合换热系数/(W.m “c小36.0空气陶瓷!烟气陶瓷| 定性温度/七763. s575.0气体进口温度/t:501 4002气体出口温度/心.1100127热负荷/kW5结语对数平均温度/T164.0[64 25 |气体流速/(ms~')8.3011. 63本文基于传热原理及能量平衡建立蓄热体传热| 6换热系数/(W.m°2.C“)71.167.8综合换热系數/(W.m-七) 34.834.8性能的数学模型，在此基础上进行假设和计算,得到|定性滋度/心 .763.5的计算结果与把蜂窝蓄热体看作换热器所得结果相比较,其误差在5%以内。这表明:使用这样的假设把蜂窝蓄热体看作周期性对流换热器[4.8,进.和计算方法来确定蜂窝陶瓷蓄热体的综合换热系数,行计算所得的数据如表2所示。误差较小，在工程设计中,采用这种计算和假设来确从两种计算所得的综合传热系数K的结果叮定蜂窝陶瓷蓄热体的综合传热系数是可行的,并且讨知,其误差为3.4%,在工程设计误差允许范围里，论了 计算过程中影响综合传热系数计算准确度的主说明假设及计算是正确的,并月,在工程设计过程要因素。中，可以直接按设计参数进行换热面积及体积的设计,而不需多次迭代。由上述计算过程可知,肜响综参考文献:合传热系数计算误差的主要是:(1)冷却期忽略了空[1]蒋绍坚,等高温低氧燃烧技术及其高效低污染特性分析[J].中气的辐射换热;(2)整个计算过程取定性温度;(3)辐.南工业大学学报。20031(0):31 -315.射换热时壁温的确定有较大偏差;(4)气体的辐射计[2]俞佐平.传热学[M].北京:高等教有出版杜, 1979.[3]E秉铨.工业炉设计手册[M].北京:机械工业出版杜，198.(上接第41页)部脱落,而整体耐热效果不变,强度也满足要求。对(2)停炉检修期间,只需吊出组合上封头，检修此情况,只需局部更换内、外套简,局部加耐热混凝人员即可进入,作业十分方便。土捣固即可再次使用,提高了上封头的再次利用率。(3)炉头处形变较大,该处原耐火砖联结强度较总之，气化妒上封头按上述措施实施改造后，经简体低，因而常常最先损坏，以往检修需要拆掉炉上实际检验、能满足工艺及设备的安全使用技术要求，部衬砖,局部更换,工期5~7天,费用约几万元。改能够保证气化炉安全连续长周期稳定运行;同时，提进后，只需更换内、外套圈,重新加耐热混凝土捣固高了设备的利用率,使得检修、检测、维护等作业便即可,工期3~4天,费用不到万元,节省了更换炉砖利,并降低费用。实践证明改造是成功的。的费用。中国煤化工(4)停妒后吊出组合上封头检查可看出，靠近炉考文献内侧部位的内、外套简均出现一定的烧损现象,但由[1] 化IMYHCN MH G设计手舞[M1.北京:化学工.业出版杜, 1988.于耐热混凝土中置有钢筋使得联接加强，仅出现小53