重整裝置圓筒爐的管道設計

李穎

（中國石油華東設計院有限公司北京分公司，北京100012）

重整裝置中，石腦油預加氫反應器、汽提塔、石腦油分餾塔和脫戊烷塔等設備的進料溫度較高，采用蒸汽或其它換熱器難以換熱到所需溫度，因此需要采用明火式的圓筒爐加熱。文中主要介紹了圓筒爐管道設計方面的經驗。

1 工藝管線布置

圓筒爐的進出管口一般有2個管口以上，物料要求對稱布置，均勻分配，避免偏流［1，2］。塔底重沸爐進料有調節閥控制，而預加氫進料加熱爐無調節閥，在管道設計時需要層層變徑，做到進料均勻分配。出口物料也要層層擴徑匯合，減少壓力降，避免1次變徑至總管尺寸。管線布置見圖1。

圖1圓筒爐進出口管線布置

重整裝置的圓筒爐通常是集中布置，圓筒爐出口管線經由管廊返回各自的塔，由于返塔入口管嘴高度不同，因此不能只考慮單臺重沸爐出口管線高度，需要統一規劃，避免在管廊上出現幾根大管道高度差別較大的情況。一般先將返塔管線中最高管道的走向規劃好，定好管廊上支撐梁的高度，再規劃其它圓筒爐出口管線。

根據實際情況，確定圓筒爐出口管線向上升起或是向下降低后進入主管廊，細化調整后，共用主管廊上同1根支撐梁。這樣做的優點是在保證爐子出口返塔管線步步低或步步高的前提下，做到管道整體規劃，美觀，也給下游結構專業帶來工作上的便利。有些返塔管線上要加孔板流量計或儀表，由于有前后直管段的要求，流量計通常設在管廊上，便于統一設置流量計和儀表的檢修平臺。出口管線統一規劃見圖2。

圖2圓筒爐出口管線統一規劃

2 圈管

每個圓筒爐一般設有4～6個燃燒器，每個燃燒器配有燃料氣和長明燈的接口各個1個。燃燒氣和長明燈的總管分配給這4～6個燃燒器，為了均勻分配，最初設計時分配總管采用環形圈管圍繞圓筒爐1周，設計完成后以圈管以特殊管件的形式提給廠家制造，經過實踐和廠家的反饋，由1根直管做出圈管圓度不好掌握，從圈管上分出支管沒有成品件，需要開孔，如果圈管和分支管管徑相同，會導致開孔處補強十分困難。后來改進了圈管的形式，采用45℃彎頭連接的形式，圈管做成“八卦”的形式，支管采用等徑或異徑3通，在滿足均勻分配的前提下，作為普通的管線，設計合理，施工也更方便。長明燈和滅火蒸汽圈管也采用同樣方式處理。圓筒爐“八卦”形圈管布置見圖3。

圖3圓筒爐“八卦”形圈管

3 支吊架和彈簧

圓筒爐進出口管線溫度在200～350℃，這些管線都需要進行應力計算，根據計算結果在不同部位設置承重、導向或彈簧支架。圓筒爐進口管線沿爐壁向上，可以借助爐體本身的鋼結構作支架，不可生根在圓筒爐的本體上。出口管線則需要借助圓筒爐對流段的鋼結構作支架，加熱爐可以改進對流段鋼結構的形式，既不影響爐子本體鋼結構強度，又實現了管線的支撐。需要注意的是有止推支架的時候，推力的大小要和加熱爐專業確認，是否會對爐子本體產生影響，結構見圖4。

圖4彈簧支架生根在爐體鋼結構

4 特殊件

圓筒爐內部爐管的外徑和壁厚由于換熱面積計算的需要，采用獨有的標準系列，和工藝管道采用的SH3405或ASME系列差別很大［3，4］。爐管常見的外徑壁厚127×8 mm，152×8 mm等，而工藝管線常見外徑壁厚114.3×6 mm，168×7 mm，內外徑都有差別，且管口與工藝管線采用焊接的形式。在管道設計時要注意到這一點，避免外徑和壁厚的差異導致管道無法焊接。處理的方法是采用特殊的大小頭，即大下頭1端采用爐管的外徑和壁厚，另1端采用工藝管線的外徑和壁厚，作為特殊管件提給制造廠生產［5］。

同時要注意圓筒爐進出管口的材質是否和工藝管線相同，如果不同，要及時與加熱爐專業協商，采用法蘭的連接方式。

為了減少阻力，圓爐出口管線匯總處采用45℃等徑或異徑斜3通方式。考慮到管件強度的要求，曾經采用整體鍛件的形式。事實上整體鍛件的重量很大，為了支撐，需要額外增加支撐。在最初管線應力計算時未考慮鍛件的重量，也影響了管線的應力計算結果。現在不再采用整體鍛件的形式，而是作為1個特殊件提給制造廠，只是規定在關鍵的部位不能有焊縫，制造廠工藝成熟，可以實現。采用這種方式既施工方便，又經濟合理。

5 其它注意事項

（1）圓筒爐入口管線沿塔壁而上，要避開爐體上的防爆門，避免妨礙防爆門的開啟。

（2）圓筒爐的風道和燃燒器均位于同層平臺下方，燃燒器既要連接燃料氣和長明燈管線，又要連接尺寸較大的風道，注意避免互相碰撞。在使用3維軟件設計時，在模型中先定好風道的位置，再布置燃料氣和長明燈的管線，小管線避讓大管道，具體位置見圖6。

圖6風道和燃料氣及長明燈管線相對位置（爐底）

（3）燃料氣和長明燈管線位于爐體看火門的左或右側均可，避免與圓筒爐柱子碰撞，不妨礙看火門的開啟，看火門位置見圖7。

圖7看火門和管線相對位置

6 結束語

圓筒爐作為塔底和預加氫反應器的熱源，在煉化重整裝置中發揮著重要的作用。在管道設計的過程中，進出口物料要做到均勻分布，避免偏流，經管廊返回塔的高度需要統一規劃。燃料氣和長明燈分配圈管采用“八卦”形式既能滿足分配要求，又方便生產和制造。管道設計時，大管道沿爐體布置時，管道的支撐位置設在支撐爐體的鋼結構，或圈梁上。工藝管道和圓筒爐管口的連接，注意材質和外徑壁厚的差別，提前尋求解決方案。

通過幾套重整裝置圓筒爐的管道設計，不斷的總結經驗，尋求更好的解決方案。設計更加合理，減少了施工過程中的修改和返工。