从设计角度查找炼厂管式加热炉火灾爆炸隐患(2)
图3 下集气管(冷壁)与加强管示意图
制氢转化炉对流蒸发段集气管段支管接主管的焊接,设计要求采用全熔透角焊焊接时,焊接困难,造成4 根报废且800 多根返工,后采用开35°坡口角焊方法,避免隐患。
立管圆筒炉炉管材质为1Cr5Mo,炉底导向杆材质为304,这两种异种材料相焊接不合适,导致断裂。
2.7 炉管胀接
(1)10#、20#钢的应用
10#钢含碳量0.1%,强度较低,伸长率较高,可焊性较好,适用于胀接。
20#钢含碳量0.2%,强度较高,伸长率较低,可焊性不如10#,不适用于胀接。
蒸馏装置加热炉常用碳钢炉管,若用胀接回弯头时,应采用退火状态的10#钢管,但用冲压弯头时,应采用有较高蠕变应力的退火状态下的20#钢管。
(2)使用胀接回弯头时,管子硬度必须低于回弯头本体的硬度,才有良好的胀接质量。
2.8 炉管错用管材
20#钢管抗时效性能优于10#钢管,所以辐射炉管常用20#,而不用10#。
蒸馏装置炼中东、沙特原油时,含硫及高酸的原油对炉管及弯头冲蚀严重,腐蚀设备,使加工恶化。管式炉炼含高硫低酸原油时,主要是高温硫腐蚀,管材为铬钼钢,但它只能抵抗低环烷酸腐蚀,炼含高硫高酸原油时主要是环烷酸腐蚀,管材用不锈钢,防止腐蚀及氧化破坏。如炼制进口高酸原油时,常减压炉不用铬-钼钢管,而用TP316L 或TP317L。
2.9 炉管裂缝着火
在福建腾龙、惠州、大连福佳、上海金山、长庆石化五个大型炼厂的PX 装置与溶剂脱沥青装置加热炉中,因加热炉焊口不合格和机械密封泄漏,曾发生炉管焊缝裂爆等事故,引发大火。
韩国蔚山、洛阳、茂名及镇海四大炼厂加氢裂化重沸炉、 分馏炉对流室下方的遮蔽管区发生遮蔽管漏油失火事故。原因是进料介质含有H2S,严重腐蚀炉管,使管壁减薄。介质从对流转辐射为两相流,逐渐气化,流速增加,腐蚀加快。低负荷时,两相流分层,在对流室底部第二排炉管的上端出现开裂、爆管、着火,所以遮蔽管的材料要与辐射室炉管材质相同。另外,转油线宜置于炉外,可避免因转弯多、直段部分长度短而形成湍流或液节流流型。
某厂制氢转化炉下支尾管焊缝开裂,氢气外泄着火,原因是尾管设计许用应力选取过高,变形补偿不足,使接头开裂,应增加下尾管长度,增加变形补偿能力。角焊缝应改为对接焊缝。
2.10 炉管超温
某厂制氢转化炉炉管严重超温,运行18 h 后发生蠕变破裂。
某厂制氢转化炉生产不到48 h 后炉管突然破裂着火,原因是管材晶界处碳化物过多,疏松空间削弱了韧性,产生微裂纹,还有的炉管高温损伤变形,鼓包直至开裂。
过饱和蒸汽不要放在对流高温段,应放在<400℃对流段。
热载体炉炉内盘管长期超温工作,各种性能下降,会使盘管发生穿孔渗漏,或导热油受热急剧膨胀,压力增加,造成炉管破裂。
高温氧化减薄管壁,使炉管寿命变短,一不小心就引发事故。
2.11 炉管老化变脆
炉管长期使用后,材料组织不稳定,产生老化,冲击值、高温机械性能下降,壁厚减薄,造成破坏。
炉管反复结焦,严重渗碳,渗入的碳沿晶界间析出碳化物,使材料老化变脆。
老化变脆的炉管经不起频繁的强烈冷却冲击,如转化炉炉管的破坏是热疲劳,其使用寿命取决于开停工的循坏次数,另外开停工操作复杂,需要时间长,只能降量维持低处理量生产,氢气放空,石脑油浪费大,所以炉子减负荷时工厂宁愿低负荷生产,也不愿在几台相同炉子中开一台停一台。
重整铬钼钢炉管,长期使用后,高温蠕变,寿命减短。
2.12 炉管内残余水分影响
导热油炉炉管内存水时,未除净的水受热膨胀,存在隐患,易发生炉管穿孔,油品渗漏燃烧,造成炉管短时急剧过热破裂,引发事故。
3 炉体系统
3.1 低温露点腐蚀
对流尾部炉管壁由于低温露点结露而形成硫酸腐蚀,露点温度随烟气组分的变化而变化,没有一个准确数值,烟气中SO2增多,露点腐蚀温度也增高,所以单纯提高排烟温度还不能绝对保证避免发生露点腐蚀。现在为节能提高热效率,油入口与排烟之间温差减为30~80 ℃,如无较好的防腐措施,会引发炉管严重腐蚀、泄漏。
3.2 烟道发生爆炸
文章来源:《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2021/0502/967.html
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