烟机预热线优化改造

2017-08-30褚磊李洪标毕中华

中国设备工程 2017年16期

关键词：烟机热应力热线

褚磊，李洪标，毕中华

（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆 163711）

烟机预热线优化改造

褚磊，李洪标，毕中华

（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆 163711）

烟气轮机是重油催化装置重要的能量回收设备，烟气轮机的运行状态直接影响催化装置的长周期运行。本文将通过对装置烟气轮机预热线的优化改造，一方面消除预热线自身存在的安全隐患；另一方面通过改造，能够实现烟气轮机开机前的精确预热，使机组及入口管系缓慢升温，均匀膨胀，保障机组的平稳运行。

烟气轮机;预热线;硫腐蚀;消除热应力

催化装置的烟气轮机是石油炼化装置的专用设备，也是催化装置能量回收的关键设备，烟气轮机的运行状态直接影响催化装置的长周期运行，烟气轮机的长周期运行是全国催化装置研究的重要课题之一。

装置烟机入口管道原设计预热线存在缺陷，在装置正常运行期间事故频发。图1为原设计烟机预热线图。

图1 原设计烟机预热线

2012年11月11日烟气轮机开机后，烟机预热线第二道阀阀后法兰焊口热影响区处突然撕开，烟气泄漏，机组被迫停机。分析原因：当预热线第二道阀全关后，预热线温度迅速下降，管线冷缩形成拉应力，造成焊口热影响区处撕开。

2013年1月24日、30日烟机预热线第二道阀阀后弯头两道焊口的热影响区出现裂纹。分析原因可能是由于烟气中含硫含水，预热线第二道阀全关后，烟气线至第二道阀之间形成盲区，烟气中的水分遇冷凝结，该管段充满凝结水，且凝结水中含有硫，对焊道附近的热影响区造成腐蚀。

烟机预热线的材质为0Cr18Ni9，设计上存在缺陷，在工作状态下无法消除由于温度变化产生的热应力，并且无法消除盲区水汽的冷凝。如果该预热线流程不进行改造，将给生产带来极大的安全隐患，而且由于该管道与烟气线相连，出现故障后无法切除系统检修，只能切断进料停工检修，造成巨大的经济效益损失。且在装置运行的过程中多次出现开裂腐蚀泄漏的问题，影响到装置的安全运行和经济效益。

1 研究调查

为了从根本上消除烟机预热线存在的安全隐患，车间设备管理人员与设计院人员进行了深入的调查研究。首先，通过烟机预热线工艺流程的改造消除由于温度变化产生的热应力。原设计的烟机预热线分别连接于两条烟气管道，在烟气轮机检修期间，其中一条烟气管道FL109会产生较大的轴向位移，而另一条烟气线没有位移，并且烟机预热线上没有设置膨胀节，应力无法消除。其次，通过烟机预热线工艺流程及材质的改造，解决盲区水汽冷凝的含硫凝结水对管道的腐蚀。烟机预热线在烟气轮机正常运行时，两道阀门全关，预热线处于冷态。烟气中的水分遇冷凝结，该管段充满凝结水，且凝结水中含有硫，对焊道附近的热影响区造成腐蚀。最后，通过对烟机预热线工艺流程的改造，能够实现烟气轮机开机前的精确预热，使机组及入口管系缓慢升温，均匀膨胀，保障机组的平稳运行。

2 改造方案

按照调查研究的结果，提出了以下设计思路：将原设计流程改为自闸阀前至蝶阀后，管道的出入口均在同一条管道上，预热线在烟气管线上方开口，且预热线阀门距离烟气管线的距离要短；预热线要设置膨胀弯和膨胀节，以消除热应力；升级管道及阀门的材质，提高其耐高温性能。图2为新设计烟机预热线图。

3 创新点

本次烟机预热线优化改造具有以下创新点。

（1）改变烟机预热线流程，将原设计不合理流程改为自闸阀前至蝶阀后，管道的出入口均在同一条管道上，烟气管道的轴向位移对其无影响。

图2 新设计烟机预热线

（2）管线设有膨胀弯，并安装了膨胀节，可消除热应力。

（3）管线长度缩短，减少管线支撑或弹簧吊架，减少能量损失。

（4）预热线在烟气管线上方开口，且预热线阀门距离烟气管线距离短，可避免预热线盲区积水造成腐蚀。

（5）管道及阀门采用耐高温材料。

（6）烟机预热线增加了一台膨胀节，消除了预热线自身的热应力变化。

4 经济效益

如果烟机预热线出现故障检修，将会产生巨大的经济损失。首先，烟气轮机是催化装置中能量回收设备，三机组运行不但不耗电，而且还能发电，但是如果烟机预热线出现故障，烟机—主风机组停机，备机运行，备用主风机是由电动机驱动，其高额的电耗是经济损失之一。其次，预热线及机组的检修费用也是较大的经济损失。最后，装置备机生产状态，处理量下降。如果烟机预热线故障扩大，造成装置切断进料停工检修，将会造成更严重的损失。