二氟一氯甲烷過熱蒸汽爐底防超溫絕熱措施

陳秀琳，李 波，謝小剛

（中昊晨光化工研究院有限公司，四川 自貢 643201）

二氟一氯甲烷（F22）過熱蒸汽爐操作溫度高達(dá)1 000～1 200℃，保溫絕熱工作尤為重要。1臺F22過熱蒸汽爐爐底絕熱材料為耐火高溫石棉板（厚度200 mm）+普通型耐火陶瓷纖維（厚度130 mm），理論上預(yù)測該爐底溫度應(yīng)該在60℃以內(nèi)，而實(shí)際上該爐爐底外表面溫度最高可達(dá)200℃以上，嚴(yán)重超溫。

1 超溫原因分析

過熱蒸汽爐爐底結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 爐底結(jié)構(gòu)Fig 1 Structure of furnace bottom

分析其主要原因有4個：

1)裂解爐輻射段布置有高溫過熱蒸汽管道，且管道底部設(shè)有金屬限位套管，爐底內(nèi)膛四周套管直接與爐底護(hù)板焊接，使?fàn)t膛內(nèi)1 100℃通過套管上端受熱直接傳遞至爐底護(hù)板；

2)裂解爐爐底中心點(diǎn)火器?800 mm筒體使?fàn)t膛內(nèi)1 100℃通過其內(nèi)壁和筒體上端直接傳遞至爐底護(hù)板；

3)裂解爐爐底人孔門沒有保溫層，使?fàn)t膛內(nèi)1 100℃通過耐火層直接傳遞至爐門鋼板；

4)過熱蒸汽爐保溫材料開裂脫落、保溫效果差等原因造成。

鑒于前2種情況屬設(shè)備結(jié)構(gòu)問題，只對后2種原因進(jìn)行整改。

2 整改措施

2.1 保溫材料

選用性能良好的保溫材料對爐底進(jìn)行保溫絕熱。

1)剛玉澆注料。密度≥2.8 g/cm3，耐火度1 790℃，抗壓、抗折強(qiáng)度（(110±5)℃）分別≥90、≥11 MPa，抗壓、抗折強(qiáng)度（1 100℃烘后）分別≥120、≥13 MPa。

2)高鋁型耐火陶瓷纖維。Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥48%，密度＜200 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)（平均20℃）≤0.05 W/(m·K)，最高使用溫度1 260℃。

3)高溫密封膠泥。主要用于纖維制品粘貼。密度1.8～2.0 t/m3，稠度300 s，最高使用溫度1 200℃，粘結(jié)強(qiáng)度（110℃×24 h）≥4.0 MPa。

4)絕熱澆注料。使用溫度1 000℃，密度800～1 000 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)（1 000℃熱面）＜0.16 W/(m·K)，抗壓強(qiáng)度（110℃）≥6 MPa，抗折強(qiáng)度（110～815℃）≥1.5 MPa。

2.2 施工方法

1)拆除爐底原耐火襯里層并清理干凈。

2)導(dǎo)向管、燃燒器等外壁用高鋁型耐火陶瓷纖維均勻涂抹高溫密封膠泥錯縫粘貼共1層（厚度20 mm），代替高鋁型纖維繩以利膨脹。

3)在爐底鋼板內(nèi)壁用高鋁型耐火陶瓷纖維均勻涂抹高溫密封膠泥錯縫粘貼共13層耐火陶瓷纖維260 mm（壓厚≥180 mm），錯縫距離大于150 mm。

4)裂解爐爐底人孔門底部保溫用高鋁型耐火陶瓷纖維厚度180 mm，耐火層澆注厚度為150 mm（如圖2所示）。并在爐門上焊接φ10 mm的耐熱不銹鋼高度為300 mm的“Y”錨釘。

圖2 爐底襯里結(jié)構(gòu)Fig 2 Structure of furnace bottom lining

5)澆注剛玉澆注料，澆注厚度為150mm，并敷設(shè)?6 mm的耐熱不銹鋼，間距為150 mm×150 mm。澆注時高鋁型耐火陶瓷纖維上面鋪設(shè)1層塑料布并設(shè)置形膨脹縫，耐火混凝土間隔為1.5 m×1.5 m留“ㄣ”膨脹縫（約10 mm，用高鋁型耐火陶瓷纖維δ10 mm填充密實(shí)），振動到位，以無汽泡為準(zhǔn)，使耐火材料振動堅實(shí)，嚴(yán)格保養(yǎng)耐火材料。

6)裂解爐爐底中心點(diǎn)火器底部與爐體的連接處用3層（厚20 mm）的高鋁型耐火陶瓷纖60 mm（壓厚≥20 mm）保溫。

3 運(yùn)行效果

保溫整改實(shí)施的同時，對爐中蒸汽換熱管的導(dǎo)向管、檢修孔、爐底的加強(qiáng)筋等零部件以及系統(tǒng)控制方法等也進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，然后對裝置進(jìn)行了72 h目標(biāo)考核，運(yùn)行效果見表1。

表1 改造前后運(yùn)行情況Tab 1 Running condition before and after transformation

從表1可知，對爐底保溫絕熱材料進(jìn)行更換后，在總厚度（330 mm）不變的情況下，爐底外壁溫度由平均約210℃降低至約98℃，從而降低了燃料的消耗量，由平均約342 m3/h降低至約293 m3/h。

4 結(jié)束語

本方案實(shí)施后，爐底外壁溫相比之前已有了較大改善，但距期望的60℃還有一定差距，故此還有待近一步改善。