淺談焦炭塔的保溫精品詳細(xì)

1、淺談焦炭塔的保溫中石化工程建設(shè)公司顧一天SEI第二屆延遲焦化年會論文(6)淺談焦炭塔的保溫顧一天(中國石化工程建設(shè)公司100101)焦炭塔保溫的特殊性(1)焦炭塔是一種低周循環(huán)的熱疲勞容器，操作溫度 高達(dá)450500 ,且周期性 變化,即48小時之內(nèi),從常溫至 500左右,再降至常溫.操作溫度 的周期性變化 ,引起 殼體熱脹冷縮的周期性變化.以“ 8800焦炭塔為例，殼體的軸向膨脹量為195毫米,直 徑膨脹量為 60毫米,塔體周向膨脹量為 200毫米.保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)這些膨脹量 .(2)由于焦炭塔材料一般都是 Cr-米o(hù)鋼,且經(jīng)過熱處理，殼體不允許隨意焊接各 種附件;焦炭塔是熱疲勞壓力容器 ,

2、任何附件的焊接都將形成殼體的很大的局部峰值 應(yīng)力.所以塔體上不允許焊任何保溫釘或保溫支持圈 .(3)由于焦炭塔使用一定周期后會出現(xiàn)裂紋等缺陷,須定期檢查,所以相應(yīng)部位的保溫應(yīng)是可拆的 ,以便于檢查.由于焦炭塔具有以上特殊性 ,焦炭塔保溫的材料及結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)這些特殊性,才能保證保溫效率和壽命 .好的保溫結(jié)構(gòu)壽命一般能達(dá)10年以上.焦炭塔保溫結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)由于殼體上不允許焊保溫釘和保溫支持圈 ,所以應(yīng)參考加氫反應(yīng)器的保溫 ,采 用背帶式保溫結(jié)構(gòu) ,在背帶上焊保溫支持圈和保溫釘 (保溫釘長度 和支持圈寬度 應(yīng) 小于保溫厚度 ).但不同于加氫反應(yīng)器保溫的是要適應(yīng)塔體的周期性變化的熱脹冷 縮.例如保溫

3、支持圈應(yīng)分塊均布 ,各部份之間應(yīng)用彈簧連接等 .見圖1.(2)因?yàn)樗w周向膨脹較大 ,保溫材料應(yīng)分多層鋪設(shè) ,多層接縫之間應(yīng)交錯布置,交錯量應(yīng)大小 200毫米,以免熱量從保溫接縫處直接外泄 .(3)為了 減少空氣對流的熱損失 ,在保溫氈的保溫層外表面再包一層不銹鋼絲網(wǎng),鋼絲網(wǎng)上再涂一層復(fù)合硅酸鹽保溫涂料(俗稱海泡石),總保溫厚度 一般為120150毫米.見圖2.(4)在保溫層外側(cè)再設(shè)保護(hù)板以防水和防風(fēng) .因?yàn)楸貙油鈧?cè)溫度 低,內(nèi)側(cè)溫度 高,內(nèi)外膨脹量不一致 ,所以保護(hù)板不應(yīng)與保溫釘或保溫支持圈直接連接 ,而在保溫層 外,再設(shè)置背帶 (俗稱外背帶 ),保護(hù)板直接與外背帶連接,這樣就減少了 保護(hù)

4、板受殼體膨脹的影響 .為了 適應(yīng)塔體軸向較大的膨脹 ,外背帶下端必須用拉簧固定在裙座 的碳鋼部份上.(5)保護(hù)板應(yīng)采用鋁合金瓦欏板 ,主要有以下考慮 :a 瓦欏板比平板更能適應(yīng)殼體周向的反復(fù)脹縮 ,減少護(hù)板連接處的鋁鉚釘脫 落的可能性.b 采用鍍鋅鐵皮板的缺點(diǎn)是 ,連接處的鉚釘孔易腐蝕 (包括鐵板的銹蝕和 Fe-Al 的電化學(xué)腐蝕),鋁鉚釘在反復(fù)脹縮的影響下易脫落 .c 鋁合金瓦欏板與鍍鋅鐵皮瓦欏板相比 ,其價(jià)格差不多 .因?yàn)殇X合金瓦欏板的 單位重量價(jià)格是后者的三倍 ,但鋁的比重是鐵的 1/3,且用了 鋁合金瓦欏板不需要再 涂一層銀粉漆.(6)裙座與錐體連接采用堆焊結(jié)構(gòu)時 ,該處保溫應(yīng)是可拆式

5、的 .裙座與錐體連接處當(dāng)采用堆焊結(jié)構(gòu)時 ,由于焊接應(yīng)力較大 ,加上溫差應(yīng)力的影響 , 當(dāng)達(dá)到一定的操作周期后 ,該處極易產(chǎn)生裂紋 .為了 便于檢查,該處的保溫應(yīng)是可拆 式的.美國石油學(xué)會(API)19961998年曾對145臺焦炭塔作調(diào)查，收集到的調(diào)查報(bào)告 的40主張裙座處的保溫應(yīng)是可拆式的 ,以便于檢查裙座裂紋 .裙座與錐體連接處當(dāng)采用整體鍛焊結(jié)構(gòu)時 ,如果這種鍛焊結(jié)構(gòu)能提供無裂紋壽 命,則該處的保溫可不必采用可拆式結(jié)構(gòu) .焦炭塔保溫對保溫材料的特殊要求(1)因?yàn)椴僮鳒囟容^高,必須采用耐高溫且導(dǎo)熱系數(shù)低的保溫材料,其內(nèi)層保溫材料應(yīng)能耐 500.(2)因?yàn)樗w周期性熱脹冷縮 ,所以必須采用軟質(zhì)

6、保溫材料 .常用保溫材料為 :復(fù)合硅酸鹽板材、復(fù)合硅酸鹽涂料、硅酸鋁纖維氈 .外層溫度較低,為了 節(jié)約投資也可用巖棉氈 .保溫材料主要性能列表如下保溫材料密度(千克/米3)最高使用溫度導(dǎo)熱系數(shù)(w/米k)ZSFG 9571復(fù)合硅酸鹽板材90 110600 0.06(實(shí)測 0.035)(350 )硅酸鋁纖維氈70 12010000.096(500 )巖棉氈80 1502500.047 0.052(50 )ZSFG-9572復(fù)合硅酸鹽保溫涂料 260600 0.1(350 )焦炭塔新保溫結(jié)構(gòu)的開發(fā)舊焦炭塔的保溫大多采用一般塔類容器的保溫結(jié)構(gòu) ,沒有考慮或很少考慮焦炭 塔的特殊性:(1)塔體上焊保溫

7、釘和保溫支持圈,不但熱損失大 ,而且塔體的熱應(yīng)力大 ,峰值應(yīng)力高,焊縫容易開裂;(2)保護(hù)鐵皮直接和保溫釘連接 ,隨著殼體的熱脹冷縮 ,保溫鐵皮的自攻螺釘或鉚 釘容易脫落,保溫鐵皮容易損壞 .所以,舊保溫結(jié)構(gòu)不但熱損失大 ,而且保溫結(jié)構(gòu)易損壞 ,壽命短,塔體易產(chǎn)生裂紋 .隨著我國Cr-米o(hù)鋼大型焦炭塔投入使用，對保溫的要求更高，我院和齊魯石化公 司所屬的淄博北岳設(shè)備防護(hù)公司一起從焦炭塔保溫的特殊性出發(fā) ,在實(shí)踐中不斷創(chuàng) 新,開發(fā)了 適用于焦炭塔的背帶式保溫結(jié)構(gòu) ,并申請了 專利, “大型鉻鉬鋼塔器背帶 式保溫結(jié)構(gòu)”，專利號:ZL01243629.1,經(jīng)過上海石化、上海高橋、濟(jì)南、鎮(zhèn)海、吉林、

8、齊魯、錦西石化、武漢、茂名煉油廠以及蘇丹煉油廠的約 40 多臺焦炭塔的施工實(shí) 踐,取得了 很好的保溫效果 ,積累了 豐富的施工經(jīng)驗(yàn) .目前該技術(shù)正在不斷推廣使用 它將進(jìn)一步推動焦炭塔保溫技術(shù)的不斷發(fā)展 .焦炭塔保溫的重要性焦炭塔保溫的好壞對焦化裝置的操作和焦炭塔壽命至關(guān)重要 .據(jù)資料介紹,焦炭 塔內(nèi)介質(zhì)溫度 每降低 5.6,液體收率將下降 1.1%,故不少煉廠都很重視焦炭塔的保溫.錦西石化公司原有4臺中 6000焦炭塔采用舊式結(jié)構(gòu)保溫.去年為了 擴(kuò)大處理量又 增加了 2臺中 6000Cr-米o(hù)鋼焦炭塔，采用了背帶式保溫專利技術(shù).新舊焦炭塔操作 條件相同,結(jié)果舊塔的予熱時間 4小時而新焦炭塔予熱

9、時間僅為 2小時.該廠焦化裝 置的工程師們對新舊保溫技術(shù)深有體會 ,決定對舊塔保溫進(jìn)行更新 ,采用背帶式保溫 專利技術(shù).最近我們在西北某煉廠對2臺中 5400焦炭塔保溫外表面溫度進(jìn)行了實(shí)側(cè),（采用紅外線測溫儀 ）.時間:2004年8月20日12:00氣溫約28 ，風(fēng)速23級.鍍鋅鐵皮保護(hù)層外表面 大部份是4260 ，不少部位特別是保溫鐵皮接縫處為70110 ,個別部位達(dá)100130;有一處迎風(fēng)面為 135,背風(fēng)面達(dá) 158 ,不少部位鍍鋅鐵皮因熱烤而變色 .操作 間DCS系統(tǒng)顯示塔底為493,中部417 ,塔頂為403 .作為比較，濟(jì)南煉油廠2臺 “ 6800焦炭塔采用背帶式保溫的專利技術(shù)，護(hù)板外表面溫度實(shí)測為3040，最高 點(diǎn)為 51,用手模,手感溫暖.操作間 DCS 系統(tǒng)顯示的焦炭塔溫度 頂部 440,中間 453,底部495.也就是說,原料油從底部 495入塔,因熱損失到塔頂為 440.克拉 瑪依老焦化裝置焦炭塔原料油入塔溫度 493 和濟(jì)南塔差不多 ,塔頂只有 403,比 濟(jì)南焦炭塔低 37.可見保溫效果差 ,熱損失大,