汉柏楠
大庆油田工程建设集团建材公司石油石化设备三厂163000黑龙江大庆
摘要：管式加热炉是加氢裂化装置中的重要组成部分。管式加热炉工作环境恶劣，在整个加热过程中炉管长期处于600～1600℃的高温，承受的热负荷及温差循环交替变化均较大，容易发生损伤，一旦发现异常需要及时分析原因并采取相应的处理措施。本文对反应进料加热炉炉管材料的选取进行分析，以供参考。
关键词：反应进料加热炉；炉管材料；选取
引言
采用临氢降凝-补充精制蒸馏切割工艺技术路线，高压反应部分采用高压一段加氢工艺技术，临氢降凝和补充精制在一个反应器内进行。高压柴油加氢反应进料加热炉是装置中的核心设备之一，为加氢反应提供热源。该加热炉采取炉前混氢气液两相流加热技术方案，加热炉设计热负荷5000kW，设计压力21MPa，操作压力17MPa。
1加热炉设计技术研究
1.1炉型
对锅炉的选用进行了综合计算和比较，考虑到设备的技术特点、处理能力、施工投资、运营成本、维护保养工作，确定了适用于该工艺且成本低廉的加热炉。一般情况下，如果锅炉的加热负荷小于30MW，则该方法无特殊要求，优选圆柱锅炉。但是氢驱动散热器的选用与炉管选项、压降、加筋节点、流量等因素密切相关。最大的缺点是炉内长度不均匀的热量导致炉底的热区域(通常在炉底2-3 m处)，特别容易受到化石高压水堆的影响。此外，压力水堆内的介质具有亲水性，即流体动力和复杂性，加热过程中温度升高时，必须显示气泡、液体通量、雾通量等的多个通量，以确保均匀传热，防止管线振动。适用于圆顶的熔胶区域狭窄，不适当的熔胶流动可能会导致“滑”和“气态”分离，导致局部过热和路径断裂。管式锅炉可在广阔的装配线范围内提供更好的流动，适用于高压氢锅炉。
1.2光束调节器
对于单元设计的圆顶，通常有两种喷射管道设计方法。第一种是硬化结构，通常由早期悬索桥锅炉使用，起重机所需材料较少。但是，制造需要高质量的制造，在上下接线环节容易导致裂纹和漏洞，并操作锅炉。第二个是更稳定、底部支撑的管网，底部支撑辐射管道稳定，但合金钢比例较高，底部叠加面积比管道更大。这会导致附加到配线管和波束管的管道电压增加，从而严重影响管道的安全性。
2加热炉F2101炉管异常原因分析
F2101散热器材料的金色组织显示，结晶度导致大量黑色物质，分析认为这些物质很可能是分析过的碳排放。TP321H材料中c元素的质量指数为0.04-0.10%，ASMA213/ A213M-2018为0.04%至0.10%。室温下c元素的溶液明显低于不锈钢(ca)的实际CO2含量。0.02-0.03%，使饱和c元素溶解在桔子中。当温度超过425° C且持续时间在425°c至815° C之间时，高度饱和的c元素不断扩散到晶界，并与Cr或Ni元素融合。修正案在芯片内扩散的速度低于沿晶体扩散的速度，内部Cr向晶体扩散的速度太晚，c主要来自晶体附近，从而大大降低了晶体附近的Cr量。窑的不良性质在过程中与高温下炉的长期运行故障有关。F2101是一种典型的长期操作，锅炉是辐射炉中作为原料处理的介质，而西22#炉位于光束段出口处，正常工作温度在340 ~ 398°c之间。对设备数据的研究发现，2017-04-17年西北地区的储备量在西22 #窑中由下而上大约有8个测量的储备量检测点。395.4 ~ 501.9℃加热，西22 #窑东北地区8个实测温度的轴承孔由下而上大约。摄氏368.7度至457.9度。100 ~ 100°c的正常运行温度下的类似运行温度β铁是一种在结晶过程中产生并保持在温度中的铁聚合物。
β-铁可以大大提高不锈钢的可靠性，但当达到538℃以上时，α-铁身体部分会检测σ相，这种相类似于四核晶体结构，含有Cr元素，导致晶体周围的减贫状态，从而使金属和不锈钢在
3炉用材料的选择
（1）规定了常用的炉管材料及其适应的规范。在加热炉设计过程中，一般是按照炉管最高使用温度和腐蚀选定炉管材料，然后再根据规范SH/T3037计算炉管壁厚，最终确定炉管的材料。炉管在选择材料时，设计的炉管管壁温度应低于或等于炉管选择材料允许的最高使用温度。这个温度是综合考虑了材料的高温强度、石墨化、氧化和渗碳等因素而确定的。常用炉管材料的最高使用温度可参考文献。根据计算的设计管壁温度，综合材料的高温性能，考虑该加热炉炉管材料选为P5。
（2）“计算炉管壁厚时，应考虑到各种材料的冲蚀和腐蚀裕量。应采用的最小腐蚀裕量是：碳钢3mm，低合金钢(9Cr-1Mo以下)2mm，奥氏体钢(高于9Cr-1Mo)1mm。”腐蚀裕量由腐蚀速率乘上使用寿命得出。腐蚀速率一般是指炉管内介质的腐蚀速率，材料的腐蚀速率可根据规范SH/T3096中得出；一般炼油厂加热炉炉管的设计寿命通常按100000h设计。规范SH/T30965.3规定“应根据材料的腐蚀速率和设计寿命确定腐蚀裕量，且应符合下列规定，加热炉炉管：碳钢腐蚀裕量小于或等于3.0mm、铬钼钢腐蚀裕量小于或等于2.0mm、高合金钢腐蚀裕量小于或等于1.5mm，否则应选用耐蚀性能更好的材料”。
（3）如果根据规范反推，铬钼钢腐蚀裕量小于或等于2.0mm，按炉管设计寿命为100000h，反算得出腐蚀速率≤0.16mm/a，如果根据炉管温度和硫化氢摩尔分数查图得到的腐蚀速率小于该值，可选用P5材质；从SH/T3096附录A.3各种钢材的腐蚀曲线发现，钢材的腐蚀速率随着温度和硫化氢含量的增加，腐蚀速率加速。该加热炉炉管内膜温度为418℃，通过腐蚀曲线发现，如果发生氢+硫化氢腐蚀，腐蚀速率将在0.25mm/a左右，此时H2Smol%约为0.007%，如果工艺介质中H2S含量在此值附近，不建议选用12Cr及以下的合金钢，而应采用18Cr钢，从标准SH/T3096附录A.3n)高温氢气和硫化氢共存时油品中18Cr钢的腐蚀曲线中查出，在此温度和硫化氢含量下钢材的腐蚀速率仅为0.025mm/a。
（4）各种金属材料是弹性设计还是断裂设计的应力限值，一般在弹性设计控制的范围，仅按弹性设计方法计算炉管壁厚；当超出弹性设计限值范围时，应按弹性及断裂两种方法进行计算，取壁厚计算值中的较大者。
4提高热效率的技术对策
对流段上部设置热管式空气预热器，并在热管式空气预热器上设置吹灰器，热空气送回炉底风道供燃烧器使用，烟气温度降到110℃排入大气，更换32台低NOx气体燃烧器，为了降低鼓风机自停的风险，造成预热器“干烧”，鼓风机一开一备。
结束语
综上所述，（1）加氢改质加热炉经过工艺流程改造后，加热炉排烟温度降到标准要求，加热炉热效率提高，消除了对流段炉管烧坏的风险，取得了理想的效果。（2）加热炉经过改造后，加热炉热效率提高，瓦斯消耗大幅下降，在降低装置能耗方面取得了良好的效果。
参考文献
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