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      解決方案

      立管式加熱爐爐襯損壞原因及改進(jìn)措施

        洛陽石化總廠催化裂化裝置的加熱爐,原爐襯由珍珠巖保溫磚、輕質(zhì)高鋁異型耐火磚、硅酸鋁陶纖氈等三個主要部分組成。為降低裝置能耗,減少因原料混雜引起的爐管結(jié)焦,催化裂化車間對此爐采取了間歇式使用。通過幾個周期的生產(chǎn)運(yùn)行,確實(shí)對催化裂化 裝置的節(jié)能降耗起到了積極作用。但是,由于受閑置時間較長,爐頂外部防、排水設(shè)施不合理等因素的影響,造成爐內(nèi)襯里大面積損壞-陶纖氈大面積脫落;耐火磚表面出現(xiàn)永久性深度裂紋,局部產(chǎn)生空臌、粉化。致使加熱爐熱效率降低,燃料消耗增大。

        損壞原因分析

        1. 爐頂防、排水設(shè)施不合理

        由于當(dāng)初催化裂化裝置整體設(shè)計時,并未考慮間歇使用,因此,其爐頂外部的防水、排水設(shè)施就顯得很不合理,在加熱爐停運(yùn)或檢修時,每逢陰雨天氣,大量的雨水就會沉積在爐頂槽鋼圈內(nèi),并沿著焊縫不嚴(yán)處向爐內(nèi)滲入,使輕質(zhì)高鋁耐火磚受潮、侵蝕、粉產(chǎn)生局部空臌。同時,爐襯表層的硅酸鋁陶纖氈也因過多的吸水而大面積脫落。

        2. 石棉繩老化失修

        膨脹縫內(nèi)的石棉繩老化,失去了膨脹作用。該爐自投入生產(chǎn)使用至今,爐襯膨脹縫內(nèi)的石棉繩就從未檢修更換過。由于長期受雨水侵蝕及頻繁調(diào)節(jié)爐溫等因素的影響,石棉繩早已被燒壞或變?yōu)樗苫,失去?yīng)有的彈性,使得耐火磚膨脹不均勻,表面產(chǎn)生了許多永久性深度裂紋。

        3. 施工質(zhì)量差

        施工單位操作人員技術(shù)素質(zhì)欠佳。檢修時,施工人員往往因不能嚴(yán)格按照有關(guān)爐墻耐火磚的砌筑要求與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工,從而造成了爐襯質(zhì)量低劣。例如:1990年?duì)t襯檢修驗(yàn)收時發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)四周爐墻的許多修補(bǔ)處,陶纖氈與耐火磚的接層表面根本就沒有涂抹按規(guī)定要求的磷酸鋁—礬土型粘結(jié)劑涂層,導(dǎo)致次年在原爐襯修補(bǔ)處,又出現(xiàn)了重復(fù)性耐火磚龜裂和陶纖氈脫落現(xiàn)象。

        4. 檢修時的意外損傷

        每次檢修拆裝架子時,有關(guān)人員對爐襯造成不應(yīng)有的磕碰損傷,也是使?fàn)t襯損壞的一個不可忽視的原因。

        爐襯改進(jìn)的可行性

        磚砌結(jié)構(gòu)由于存在接縫多、能量損失大、施工復(fù)雜及整體強(qiáng)度差等缺點(diǎn),在生產(chǎn)過程中,很容易出現(xiàn)諸如前面所提到的某些缺陷,威脅裝置的安全生產(chǎn)。因此,已逐漸地被一種新型輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料所替代,并已廣泛地應(yīng)用于冶金、煤礦、化工等行業(yè)的工藝爐窯,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。所以,針對該廠催化爐的使用狀況,在輻射室內(nèi)采用鄭州駒達(dá)新材料科技有限公司研發(fā)的新型輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料是很有必要的。

        下面對這兩種爐襯材料的性能、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行對比、分析。

        1. 性能指標(biāo)對比

        將輕質(zhì)高鋁耐火磚及輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料的性能參數(shù)列于表1中。

        表1兩種耐火材料的性能對比

        由表1可看出:這兩種爐襯材料除密度和安全使用溫度基本相同外,其它指標(biāo)輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料均優(yōu)于輕質(zhì)高鋁耐火磚。

        1. 散熱損失對比

        表2 改進(jìn)前后輻射室爐襯散熱損失計算結(jié)果對比

        由表2可知:運(yùn)用輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料修復(fù)催化爐爐襯時,每個運(yùn)行周期內(nèi)(按30天計算,下同),管式爐爐壁可減少散熱損失2.35x108Kcal,折合人民幣1.47萬元。

        4.經(jīng)濟(jì)效益分析

        (1)兩種爐襯耗材的費(fèi)用對比

        表3是采用兩種爐襯修復(fù)方法(每平方米)消耗材料的費(fèi)用統(tǒng)計表。由表3可知:無論釆取哪種方法修復(fù)催化爐爐襯,其材料費(fèi)用基本上都是相同的。

        表3 兩種爐襯修復(fù)方法(每平方米)耗材費(fèi)用統(tǒng)計表

        改進(jìn)措施及關(guān)鍵技術(shù)步驟

        1.爐頂防、排水設(shè)施的改進(jìn)

        由于催化爐爐頂彎頭箱蓋磚及其保溫層的不嚴(yán)密性,在加熱爐停運(yùn)過程中,雨水就很容易從其鋼蓋板縫隙處往下流,淋濕爐頂襯里的爐墻;而在其運(yùn)行過程中,由于爐頂?shù)拇嫠患皶r地加熱蒸發(fā)掉了,因此,這個問題表現(xiàn)的不太明顯,但在其停運(yùn)或檢修時,該問題就顯得尤其突出。

        2. 施工工藝方法選擇

        經(jīng)過對表4各項(xiàng)內(nèi)容的綜合分析,可很清楚的看出:采用輕質(zhì)髙強(qiáng)澆注料進(jìn)行機(jī)械噴涂修復(fù)爐襯較為適宜。

        3. 伸縮縫的預(yù)留

        砌磚式爐襯的膨脹量是隨著爐膛溫度的升高而逐漸加大的。因此,砌磚式爐襯施工時,在每隔800~1200mm之間,都需按“井”字形預(yù)留一條15~20mm的橫切爐襯的膨脹縫,以減的伸縮縫即可,該伸縮縫應(yīng)采用陶瓷纖維填充。

        4.爐襯的養(yǎng)護(hù)與烘烤

        輕質(zhì)髙強(qiáng)澆注料襯里施工完成后約4小時,首先應(yīng)對其進(jìn)行5〜7天的噴水霧養(yǎng)護(hù),使之充分水化;其次,應(yīng)進(jìn)行2〜3天的自然通風(fēng)干燥,使?fàn)t襯充分硬化;再次,可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要,在澆注料的表面粘貼一層厚度為20〜30mm的硅酸鋁陶纖氈,以充分提高加熱爐的熱效率;最后,按有關(guān)加熱爐的烘爐,對爐襯進(jìn)行升溫養(yǎng)護(hù)。這樣,一個完整的新型爐襯就誕生了。

        通過以上兩種爐襯材料的對比分析,說明輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料不僅具有砌磚結(jié)構(gòu)所沒有的整體強(qiáng)度高、導(dǎo)熱率低、髙溫線收縮率小、使用壽命長等性能優(yōu)勢,緩爐襯因反復(fù)加熱、冷卻引起的耐火磚表面的龜裂。隨著烘爐溫度的升髙,輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料襯里僅有少量的膨脹,但在爐膛溫度冷卻至常溫時,該爐襯就會出現(xiàn)較大的收縮,即殘余收縮。在以后的操作過程中,如果爐溫不超過第一次烘爐的溫度,那么,隨著爐溫的升高或降低,其襯里的膨脹與收縮總是上下往復(fù)移動的。所以,對于大面積的輕質(zhì)高強(qiáng)澆注料襯里,根本不需要像砌磚式爐襯那樣預(yù)留出較大的膨脹縫,只需在每隔1500~2000mm 的地方按“井”字形預(yù)留出一條寬3〜5mm、深為爐襯厚度1/3而且,還能大大降低催化裂化裝置的能量損耗。因此,將之運(yùn)用于該廠催化爐爐襯的修復(fù)改造,是一種切實(shí)可行且比較理想的好方法。

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