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    二套常减压装置常压炉炉管诊断.pdf

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    二套常减压装置常压炉炉管诊断.pdf

    第43卷第4期 2014年7月 石油化工设备 PETRO CHEMICAI EQUIPMENT V0I.43 No.4 July 2O14 文章编号10007466201404010103 套常减压装置常压炉炉管诊断 张辉,秦学功,马岩军 中国石油乌鲁木齐石化公司设备检验检测院,新疆乌鲁木齐830019 摘要针对二套常减压生产装置常压炉辐射室炉管更换数量、部位和依据,通过常压炉工艺运行参 数、炉管红外热像监测,结合常压炉炉管壁厚、管外径增大量、最大膨胀量的检查和实测等综合分 析,对常压炉炉管逐程逐根进行了诊断。 关键词常减压装置;常压炉;炉管;诊断 中图分类号TQ050.7;TE963 文献标志码B d0i10.3969/j.issn.10007466.2014.04.024 Diagnosis to Atmospheric Furnace Tube for the Second Set of Vacuum Distillation Unit ZHANG Hui,QIN Xuegong,MA Yan-jun CNPC Equipment Test Institute of Urumqi Petrochemical Co.,Urumqi 830019,China AbstractAccording to the second set of atmospheric and vacuum production equipment of at mospheric furnace radiation chamber furnace tube replacement parts,replacement of the number and the basis,the atmospheric furnace operating parameters,the furnace tube coking products in frared monitoring were analyzed.At the same time,combined with the atmospheric furnace tube wall thickness,pipe diameter increases,the maximum expansion of comprehensive analysis of ex amination and testing process,and atmospheric furnace tubes were diagnosed one after another. Key wordsatmospheric and vacuum distillation unit;atmospheric furnace;furnace tube;diag nosis 乌鲁木齐石化公司炼油厂二套常减压装置于 199507建成投产,位号为F101的常压加热炉形式 为立式圆筒炉,原油分4路流经加热炉,每路有辐射 炉管19根共计72根,奇数炉管内油品下行,偶数 炉管内油品上行,辐射室炉管出口温度为370。C,以 汽液混合相状态送入常压塔口]。 2002年,常压炉辐射室72根炉管材质由20钢更 换为1CrSMo,规格外径厚度长度O152 mm 8 mmX15 000 mm。200608装置进行了扩能改造, 更新了8台燃烧器4台型号为WYQ-DQ32O,4台型 号为wYQ-DQ320D,其它设备均利旧,常压炉热负 荷由原设计10.2 MW增加至16.8 MW。 2008年、2010年大检修期间,先后对常压加热 炉辐射室炉管更换了32根,至201308,部分炉管累 积运行时间超过1O万h。为了避免过度检修或者 检修不足,确保装置达到三年一修的目的,需要对常 压加热炉辐射室炉管进行筛选诊断,文中对此进行 了简单介绍。 1 宏观检查 2013-08装置大检修期间,对常压炉各部进行 了宏观检查,以此初步确认常压炉辐射室更换炉管 数量和部位,检查结果①建北至建东侧方向1 ~ 18 炉管中,6 、7 、12。、l3 炉管鼓胀、弯曲变形 大。②建东至建南侧方向19 ~36 炉管中,28 29 炉管鼓胀、弯曲变形大。③建南至建西侧方向 收稿日期2Ol4-0313 作者简介张辉1 964一,男新疆乌鲁木齐人. T程师,长期从事设备检维修、技术开发和检验检测工作。 二 石油化二r 设备 2O14年第43卷 37 ~54 炉管中,44 、45 、50 、51 炉管鼓胀、弯 曲变形大,4O 、41 、54 号炉管稍有变形弯曲。④ 建西至建北侧方向55 ~72 炉管中,58 、59 炉管 鼓胀、弯曲变形大,62 、63 、66 、67 炉管稍有变 形弯曲。加热炉辐射室炉管方位示意图见图1。 针对鼓胀、弯曲变形大的12根炉管和7根稍有 变形弯曲的炉管,需进一步确认。 建JE 建西一 一建 矬 图1 常压加热炉F1Ol辐射室炉管检测结果方位示图 2膨胀余量校核[2, ] 垂直辐射管的支承有上吊和下支两种,上吊位 于2根炉管顶部弯头上承重构件,称为托架或挂钩。 下支不承受垂直重量,而仅限制炉管水平位移,称为 导向架或定位孔。炉管轴向膨胀时向下移动,定位 孔设计可满足炉管正常使用膨胀量[ 。 经实测,常压炉辐射室单根炉管上部最大膨胀 量为232 mm,最小为195 mm,34个急弯头平均为 212 mm;下部定位管最大膨胀量为82 mm,最小为 57 mm,平均膨胀量为76 mm。炉管是下支上吊结 构,上部和下部的最小膨胀量相加,即为该管段最小 膨胀余量为252 ram19557。 采用以下公式对变形最大的44。、45 常压炉 辐室炉管的热膨胀量进行计算 ALLa At 1 式中,△L为热膨胀量,L为炉管长度,mm;a 为线 膨胀系数,1/℃;At为温差,℃。 将a ∞。一13.2 C、L一15 000 mm,At 580。C带入式1得△L一114.84 mIIl,取整数 150 mm进行分析。 从上述数据可知,常压炉最小膨胀余量为 252 mm,远大于炉管超温最大膨胀量115 mm。可 见,在正常工艺操作状况下,上吊和下支的限位满足 运行要求,不会束缚炉管垂直方向膨胀。19根炉管 的鼓胀、弯曲变形是否影响到使用性能,还需要进一 步结合检验分析。 3 检测分析 3.1 红外热成像监测分析 2013-03~O7,对常压炉炉管进行了红外监测, 目的是观察炉管超温部位及温度 】。4月中旬,通 过红外热成像监测炉管表面,建西侧和建北侧各有 2根炉管有超温现象,最高温度达610 C。 停工检修期问,检查发现该部位炉管明显弯曲 变形,也支持了宏观检查的结论。 3.2 管径检测 目前,对炉管变形的检测方法很多。但比较简 便和直观的方法还是在停工期间仔细测量炉管的变 形,由变形的大小估计管子的损伤程度。。 。 常压炉辐射室72根炉管外径 152 ram报废 胀量极值为23.86 mm,即当炉管周长值胀大超过 5 时必须更换。 本次装置停工期间,对常压炉72根炉管距炉底 6 m处火焰头位置,即炉管表面温度最高处圆周 长进行测量,其中膨胀率大于2.2 的共25根炉管 其中包括鼓胀、弯曲变形大的l2根和7根,实测 最大值不超过13 mrn,最大膨胀率为2.7 。 单从管径检测、膨胀率计算分析,25根炉管损 伤不大,满足使用要求。鼓胀、弯曲变形大的19根 炉管能否满足工艺要求,应结合测厚检测分析。 3.3 测厚分析 对高温炉管比较直观的另一个检测方法是超声 波测厚,同一根炉管在不同高度、不同角度处向火 面和背火面,其壁厚都不一样。根据经验判断,炉 管的设计壁厚为8 mm,实际壁厚一旦低于原壁厚 的30 时,必须进行更换 。 超声波测厚仪测得的6 、7 炉管的壁厚数据 结果见表I。 表1 常压加热炉6 和7 炉管壁厚测定值[Tim 距离火焰 高度/m 6 炉管 7 炉管 0。 90。 180。 2 7O。0。 90。 18O。 270。 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 第4期 张辉,等二套常减压装置常压炉炉管诊断 由表1可知①6 管的最小壁厚在7.2 ITlm范 围内,7 管的最小壁厚为6.8 mm,两者温度条件相 同,减薄量相差0.4 mm。②在炉膛内,火焰高5 1TI 左右,火头无论如何都要发散,不能完全排除火焰舔 烧炉管,所以每根炉管的壁厚相应也在该点变得最 薄,其弯曲变形量也最大。③任意单根炉管,在炉管 横断面圆周上各点的减薄量也很不均匀,向火面0。 方向减薄最严重,其它3点90。、18O。、270。减薄程 度大致相同,显然这是由于火焰辐射热的影响。④ 背火面18O。方向的减薄量与90。、270。两侧面相差 不多,这是炉衬内壁反射热与侧面辐射热作用相近 的结果。 表1记录了6 和7 炉管壁厚的测定值,对其 他7o根炉管也进行了测厚,结果为壁厚最小为 7.3 1TIITI。因此,文中提及的鼓胀、弯曲变形大的19 根炉管均满足使用要求。 4原因分析及处理 4.1 分析 根据以上分析,对于文中所述的19根炉管,经 过调校后能够恢复原管长1 500 nlm,且达到质量要 求的炉管可以继续使用。对校直后的炉管,由于不 能达到原管长,势必需要采取接管的方式。而 1Cr5Mo对焊接要求高,不仅焊缝不得有咬边、错边 缺陷,而且需要焊后热处理,作业环境狭窄,难以保 证焊接质量。 鉴于此原因,本次大修期间,对常压炉辐射室 6 、7 、12 、13 、28 、29 、44 、45 、50、5l、 58 、59 鼓胀、弯曲变形大的l2根炉管进行了更 换,对40 、41 、54 、62 、63 、66 、67 变形量稍 大的7根炉校正后利旧,既确保了检修深度,又经济 合理,节约了管材,减少了检修工作量。 4.2 更换或利旧的炉管要求 1所有焊缝按照JB/T 4730.2 2005{承压设 备无损检测第2部分射线检测进行100 射线检 测,I级合格[8]。 2对辐射室炉管进行水压试验。试验介质为 新水,试验压力3.8 MPa。在保压35 min后,对炉 管进行表面检查,没有发现可见泄漏和发汗现象,且 试压前后对比炉管没有发现目视可见的变形。 5 结语 2013-09装置投用,至今该炉管运行完好,达到 了预期的目的。 参考文献 [1]石油化学工业部炼油没计院,北京石油化T总厂设计 院.炼油厂管式加热炉设计手册上、下篇[z].上 海化学工业设计院石油化工设备没计建设组,1977. 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