重整装置圆筒炉的管道设计

李颖

（中国石油华东设计院有限公司北京分公司，北京100012）

重整装置中，石脑油预加氢反应器、汽提塔、石脑油分馏塔和脱戊烷塔等设备的进料温度较高，采用蒸汽或其它换热器难以换热到所需温度，因此需要采用明火式的圆筒炉加热。文中主要介绍了圆筒炉管道设计方面的经验。

1 工艺管线布置

圆筒炉的进出管口一般有2个管口以上，物料要求对称布置，均匀分配，避免偏流［1，2］。塔底重沸炉进料有调节阀控制，而预加氢进料加热炉无调节阀，在管道设计时需要层层变径，做到进料均匀分配。出口物料也要层层扩径汇合，减少压力降，避免1次变径至总管尺寸。管线布置见图1。

图1圆筒炉进出口管线布置

重整装置的圆筒炉通常是集中布置，圆筒炉出口管线经由管廊返回各自的塔，由于返塔入口管嘴高度不同，因此不能只考虑单台重沸炉出口管线高度，需要统一规划，避免在管廊上出现几根大管道高度差别较大的情况。一般先将返塔管线中最高管道的走向规划好，定好管廊上支撑梁的高度，再规划其它圆筒炉出口管线。

根据实际情况，确定圆筒炉出口管线向上升起或是向下降低后进入主管廊，细化调整后，共用主管廊上同1根支撑梁。这样做的优点是在保证炉子出口返塔管线步步低或步步高的前提下，做到管道整体规划，美观，也给下游结构专业带来工作上的便利。有些返塔管线上要加孔板流量计或仪表，由于有前后直管段的要求，流量计通常设在管廊上，便于统一设置流量计和仪表的检修平台。出口管线统一规划见图2。

图2圆筒炉出口管线统一规划

2 圈管

每个圆筒炉一般设有4～6个燃烧器，每个燃烧器配有燃料气和长明灯的接口各个1个。燃烧气和长明灯的总管分配给这4～6个燃烧器，为了均匀分配，最初设计时分配总管采用环形圈管围绕圆筒炉1周，设计完成后以圈管以特殊管件的形式提给厂家制造，经过实践和厂家的反馈，由1根直管做出圈管圆度不好掌握，从圈管上分出支管没有成品件，需要开孔，如果圈管和分支管管径相同，会导致开孔处补强十分困难。后来改进了圈管的形式，采用45℃弯头连接的形式，圈管做成“八卦”的形式，支管采用等径或异径3通，在满足均匀分配的前提下，作为普通的管线，设计合理，施工也更方便。长明灯和灭火蒸汽圈管也采用同样方式处理。圆筒炉“八卦”形圈管布置见图3。

图3圆筒炉“八卦”形圈管

3 支吊架和弹簧

圆筒炉进出口管线温度在200～350℃，这些管线都需要进行应力计算，根据计算结果在不同部位设置承重、导向或弹簧支架。圆筒炉进口管线沿炉壁向上，可以借助炉体本身的钢结构作支架，不可生根在圆筒炉的本体上。出口管线则需要借助圆筒炉对流段的钢结构作支架，加热炉可以改进对流段钢结构的形式，既不影响炉子本体钢结构强度，又实现了管线的支撑。需要注意的是有止推支架的时候，推力的大小要和加热炉专业确认，是否会对炉子本体产生影响，结构见图4。

图4弹簧支架生根在炉体钢结构

4 特殊件

圆筒炉内部炉管的外径和壁厚由于换热面积计算的需要，采用独有的标准系列，和工艺管道采用的SH3405或ASME系列差别很大［3，4］。炉管常见的外径壁厚127×8 mm，152×8 mm等，而工艺管线常见外径壁厚114.3×6 mm，168×7 mm，内外径都有差别，且管口与工艺管线采用焊接的形式。在管道设计时要注意到这一点，避免外径和壁厚的差异导致管道无法焊接。处理的方法是采用特殊的大小头，即大下头1端采用炉管的外径和壁厚，另1端采用工艺管线的外径和壁厚，作为特殊管件提给制造厂生产［5］。

同时要注意圆筒炉进出管口的材质是否和工艺管线相同，如果不同，要及时与加热炉专业协商，采用法兰的连接方式。

为了减少阻力，圆炉出口管线汇总处采用45℃等径或异径斜3通方式。考虑到管件强度的要求，曾经采用整体锻件的形式。事实上整体锻件的重量很大，为了支撑，需要额外增加支撑。在最初管线应力计算时未考虑锻件的重量，也影响了管线的应力计算结果。现在不再采用整体锻件的形式，而是作为1个特殊件提给制造厂，只是规定在关键的部位不能有焊缝，制造厂工艺成熟，可以实现。采用这种方式既施工方便，又经济合理。

5 其它注意事项

（1）圆筒炉入口管线沿塔壁而上，要避开炉体上的防爆门，避免妨碍防爆门的开启。

（2）圆筒炉的风道和燃烧器均位于同层平台下方，燃烧器既要连接燃料气和长明灯管线，又要连接尺寸较大的风道，注意避免互相碰撞。在使用3维软件设计时，在模型中先定好风道的位置，再布置燃料气和长明灯的管线，小管线避让大管道，具体位置见图6。

图6风道和燃料气及长明灯管线相对位置（炉底）

（3）燃料气和长明灯管线位于炉体看火门的左或右侧均可，避免与圆筒炉柱子碰撞，不妨碍看火门的开启，看火门位置见图7。

图7看火门和管线相对位置

6 结束语

圆筒炉作为塔底和预加氢反应器的热源，在炼化重整装置中发挥着重要的作用。在管道设计的过程中，进出口物料要做到均匀分布，避免偏流，经管廊返回塔的高度需要统一规划。燃料气和长明灯分配圈管采用“八卦”形式既能满足分配要求，又方便生产和制造。管道设计时，大管道沿炉体布置时，管道的支撑位置设在支撑炉体的钢结构，或圈梁上。工艺管道和圆筒炉管口的连接，注意材质和外径壁厚的差别，提前寻求解决方案。

通过几套重整装置圆筒炉的管道设计，不断的总结经验，寻求更好的解决方案。设计更加合理，减少了施工过程中的修改和返工。