加熱爐復合式襯里優化改造

2020-09-24 07:30:58孫運磊舒向泉賀永鵬程顯瑞張沖沖

設備管理與維修 2020年16期

孫運磊，舒向泉，賀永鵬，程顯瑞，張沖沖，董峰

（山東京博石油化工有限公司，山東濱州 256500）

1 加熱爐復合式襯里優化改造背景

目前公司共40 臺加熱爐，使用時間從1 年到15 年不等，使用時間長的加熱爐存在漏風、散熱損失大等問題，嚴重制約加熱爐熱效率。公司通過空氣預熱器的改造，降低排煙溫度，采用高效環保燃燒器提高燃燒效果，降低氮氧化物。但還需要優化改造加熱爐襯里結構，降低散熱損失提升熱效率，使加熱爐保持在高效率運行狀態，減少燃料氣的使用，達到高效節能目的。

一套焦化加熱爐2005 年投用到2019 年改造，已經運行14年，外壁最高溫度達135 ℃，散熱損失嚴重。2018 年檢修期間發現輻射室襯里有分層鼓包現象，經過進一步檢查確認，爐壁板出現嚴重腐蝕，固定襯里材料的錨固釘已經出現腐蝕脫落，爐壁板已經減薄，影響加熱爐安全運行。2018 年12 月進行熱效率標定，其散熱損失高達5.39%，嚴重影響熱效率。

2 原因分析

裝置運行期間多次開停工操作，普通澆注料加熱爐襯里經過頻繁的熱脹冷縮產生了不同程度裂紋。煙氣中的硫或硫化氫在燃燒時產生SO2，其中部分SO2進一步氧化產生SO3，SO3和煙氣中的水蒸氣結合生成H2SO4。這些含有H2SO4蒸汽的煙氣，通過裂紋穿透爐襯在低溫度的爐壁和固定爐襯的錨固釘結成含有硫酸的液體，該部位的爐壁和錨固釘就會產生嚴重的低溫露點腐蝕。

3 復合式襯里優點及改造應用

3.1 復合式襯里優點

復合式襯里方案由纖維模塊、納米微孔絕熱板、反射膜、陶瓷纖維毯等組合而成（圖1）。與使用傳統隔熱保溫材料相比，能較好節約能源，特點如下。

（1）降低隔熱層厚度。超低的導熱系數，能大幅減少熱層厚度，具有施工方便、快速的特點，可縮短檢修工期。

（2）減少散熱量。由于使用較薄的納米微孔隔熱材料就可以達到隔熱效果，因此能減少散熱表面積，大幅減少熱損失。

（3）環境溫度均勻化。減少熱損失，能夠使溫度較大限度實現均勻化，提高產品品質。

（4）免烘爐。納米微孔隔熱板以模塊化、板塊化施工，不含水分，在檢修后不用進行烘爐處理。

（5）抗機械振動。纖維模塊具有柔性和彈性，使用壽命長。

（6）防止低溫含硫煙氣腐蝕。反射膜具有卓越的隔熱保溫性能，可以反射掉93%以上的輻射熱，能有效阻止低溫含硫煙氣的侵入。

圖1 復合式襯里示意

3.2 加熱爐復合式襯里優化改造方案

3.2.1 優化改造范圍

輻射室側墻襯里，輻射室端墻襯里，輻射室爐底襯里，輻射室爐頂襯里，對流室襯里。

3.2.2 主要選材及技術指標（表1～表3）

3.2.3 一套焦化爐傳熱計算及設計

（1）傳熱計算。表4。

（2）加熱爐復合式襯里結構設計。①輻射室：側墻（兩面）及端墻（四面），依據上述傳熱計算結果，一套焦化爐輻射室墻內襯總設計厚度為310 mm，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，陶瓷纖維板（厚20 mm），雙面夾金反射箔，納米微孔隔熱板（厚20 mm），低導納米微孔隔熱板（厚40 mm，分二層，單層厚20 mm，下同），雙面夾金反射箔，纖維模塊（厚230 mm）。陶瓷纖維模塊用錨具將陶瓷纖維模塊固定在側墻下部（兩面）磚墻高2079 mm 部位，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，陶瓷纖維板（厚20 mm），納米微孔隔熱板（厚40 mm，分二層，單層厚20 mm，下同），低導納米微孔隔熱板（厚40 mm，分二層，單層厚20 mm，下同），陶瓷纖維板（厚100 mm），GCd-28 輕質磚（厚114 mm）；②爐頂：內襯總設計厚度為330 mm，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，陶瓷纖維板（厚20 mm），雙面夾金反射箔，納米微孔隔熱板（厚40 mm），低導納米微孔隔熱板（厚40 mm），雙面夾金反射箔，纖維模塊（厚230 mm）。陶瓷纖維模塊用錨具將陶瓷纖維模塊固定在爐壁板上；③爐底：內襯總設計厚度為475 mm，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，陶瓷纖維板（厚20 mm），雙面夾金反射箔，納米微孔隔熱板（厚40 mm），低導納米微孔隔熱板（厚40 mm），纖維模塊（厚230 mm）。雙面夾金反射箔，微纖高強輕質隔熱料（厚80 mm），隔熱磚（230 mm×114 mm×65 mm）平鋪一層；④爐底與對流室轉角處：內襯總設計厚度為150 mm，高度500 mm，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，低導納米微孔隔熱板（厚80 mm），雙面夾金反射箔，微纖高強輕質隔熱料（厚70 mm）。澆注前先焊接錨固釘，錨固釘材料為0Cr18Ni9；⑤對流室：內襯總設計厚度為180 mm，靠護板開始依次為防腐氰凝涂料，低導納米微孔隔熱板（厚20 mm），雙面夾金反射箔，微纖高強輕質隔熱料（厚60 mm），折流凸段微纖高強輕質隔熱料（厚100 mm）支模澆注，澆注前先焊接錨固釘，錨固釘材料為0Cr18Ni9。