低溫環(huán)境重油催化裂化裝置核心設(shè)備襯里越冬烘干技術(shù)

常紅雷

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266300

海外石油化工項目建設(shè)周期普遍較長，存在核心設(shè)備襯里越冬問題。哈薩克斯坦PKOP 奇姆肯特?zé)捰蛷S（以下簡稱PKOP 煉廠） 是哈國三大煉油企業(yè)之一，該地區(qū)1 月平均氣溫為-29 ～-4 ℃。PKOP 煉廠200 萬t/a 重催裝置需要襯里的核心設(shè)備有沉降器、再生器及三級旋風(fēng)分離器等，需要襯里的設(shè)備數(shù)量多，襯里種類復(fù)雜，襯里烘干曲線又不盡相同，選取適宜的溫度、確定統(tǒng)一的時間是烘干作業(yè)的重點。采用電加熱方法進(jìn)行襯里烘干，可以將襯里中游離水以及結(jié)晶水脫出。本文具體介紹了襯里烘干的工藝要求、施工流程、準(zhǔn)備工作、烘襯以及應(yīng)急措施等幾個方面。同時，計算出核心設(shè)備烘干需要的加熱片數(shù)量。襯里烘干完成后，襯里質(zhì)量達(dá)標(biāo)[1]，對海外其他類似項目中核心設(shè)備襯里越冬烘干作業(yè)有借鑒意義。

1 工程概況

200 萬t/a 催化裂化裝置核心設(shè)備襯里越冬防護(hù)，主要采用電加熱片烘干的方法，需采取防雨、防潮措施?，F(xiàn)場需烘干設(shè)備及管道襯里的工程量（見表1） 大約665 m2，主要部位是再生器上封頭、沉降封頭、內(nèi)提升管、旋風(fēng)升氣管、三級旋風(fēng)分離器、煙氣大管道。

表1 烘干設(shè)備及管道襯里的工程量

2 工藝要求

兩器（再生器和沉降器） 封頭及內(nèi)件、三級旋風(fēng)分離器襯里越冬烘干曲線如圖1 所示。

圖1 兩器封頭及內(nèi)件、三級旋風(fēng)分離器襯里越冬烘干曲線

煙氣大管道襯里施工完畢，至少養(yǎng)護(hù)3 d 后方可進(jìn)行烘爐。烘爐時，升、降溫速度應(yīng)嚴(yán)格按照烘干曲線（如圖2 所示） 的規(guī)定進(jìn)行；降溫時，不得強(qiáng)制冷卻。襯里烘爐時應(yīng)做好記錄，并繪制實際烘爐曲線。

圖2 煙氣大管道越冬烘干曲線

采用“電熱法”進(jìn)行襯里烘干，其做法是將襯里后的封頭（或其他構(gòu)件） 進(jìn)行外部保溫后作為一個密閉爐膛，采用電加熱器在封頭內(nèi)部進(jìn)行加熱，實現(xiàn)對封頭整體的均勻加熱，從而達(dá)到烘干襯里的目的。

3 施工流程及施工前準(zhǔn)備工作

3.1 施工流程

烘干爐設(shè)備及電源準(zhǔn)備→搭設(shè)腳手架→內(nèi)部支架設(shè)置→內(nèi)部電加熱布置→供電系統(tǒng)設(shè)置→測溫控溫設(shè)置→系統(tǒng)連接調(diào)試→用硅酸鋁纖維毯封口→按襯里烘干曲線升溫→按襯里烘干曲線恒溫→降溫→烘干設(shè)備拆除→檢查驗收。

3.2 技術(shù)準(zhǔn)備

編制預(yù)烘干技術(shù)方案，組織烘干作業(yè)人員學(xué)習(xí)襯里烘干技術(shù)要求，烘干溫度要符合GB 50474—2008《隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范》的要求，將烘干曲線貼在烘干溫控柜上。

烘干人員到場，烘干設(shè)備就位，接通電源，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常，加熱片組裝,熱電偶調(diào)試。電源電纜滿足480 kW 用電負(fù)荷要求，溫控柜功率480 kW，框式加熱片功率10 kW/片。

熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線及測溫設(shè)備經(jīng)過校準(zhǔn)且在有效周期內(nèi)。

檢查所需用料、保溫巖棉、消防設(shè)施等是否齊全完備。

封頭、煙氣管道等待處理設(shè)備接地極處理完畢，完成控制柜接地。

檢查外部電纜絕緣是否良好，與腳手架及襯里設(shè)備外部接觸的部位已用橡膠隔離。

3.3 施工前檢查

檢查封頭、煙氣管道等襯里養(yǎng)護(hù)等相關(guān)工作是否結(jié)束，具備烘干條件。

確認(rèn)封頭、煙氣管道等待處理構(gòu)件支撐穩(wěn)固，并安放在指定位置，操作平臺驗收合格。頂部搭設(shè)防雨篷，電源溫控柜也需要搭設(shè)防雨棚。

施工區(qū)域拉設(shè)警戒繩，并懸掛“防燙傷”“防觸電”等警示牌，無關(guān)人員不得靠近，更不得用手直接觸摸熱處理設(shè)備外壁。

3.4 搭設(shè)腳手架及操作平臺[2]

封頭外側(cè)需搭設(shè)雙排腳手架，主要用于安裝保溫棉與防雨棚，腳手架嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范搭設(shè)。煙氣管道等構(gòu)件在烘爐前應(yīng)安放在平臺上，采用H 型鋼制作安放平臺，烘干后的構(gòu)件安放至指定位置。

3.5 內(nèi)部支架設(shè)置及加熱片選用[3]

支架采用φ48 mm×3.5 mm 的3 號鋼焊接鋼管搭設(shè)。腳手架鋼管的力學(xué)性能應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 700—2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》中Q235A 鋼的規(guī)定，使用的鋼管不得有彎曲、變形、開焊、裂紋等缺陷，并涂防銹漆作防腐處理，不允許使用不合格的鋼管?？奂褂蒙a(chǎn)廠家的合格產(chǎn)品，扣件鍛鑄鐵的技術(shù)性能符合GB 15831—2006《鋼管腳手架》規(guī)定的要求，對使用的扣件要全數(shù)進(jìn)行檢查，不得有氣孔、砂眼、裂紋、滑絲等缺陷。

直接安放電加熱器的橫桿，端頭不得頂在設(shè)備內(nèi)壁，應(yīng)離管道或設(shè)備的襯里表面100 mm 以上，防止熱處理過程中支架因熱膨脹造成襯里損傷。支架的下端用巖棉與襯里做隔離。

加熱片選用：400 mm×1 000 mm（單片功率10 kW） 的框式加熱片，如圖3 所示。

圖3 框式加熱片

4 烘襯

4.1 兩器內(nèi)件的烘干布置

再生器的燒焦罐提升管已經(jīng)安裝到設(shè)備內(nèi)部，且分離系統(tǒng)的中心管已經(jīng)與其焊接，總長度約為17 m，變形段的最大開口尺寸為7.3 m，提升管上部筒體直徑3.6 m，其中分離系統(tǒng)中心管襯里及燒焦罐提升管的內(nèi)壁襯里需烘干的總面積約180 m2，內(nèi)件的內(nèi)、外壁襯里均為20 mm 厚A 級高耐磨襯里料，采用電加熱烘干需要80 片加熱片，由于烘干周期長，用電量大，此構(gòu)件分2 段烘干，每段需2 臺烘干機(jī)，每臺接20 片加熱片，分段留在構(gòu)件高度方向的中間位置。

支撐系統(tǒng)：構(gòu)件內(nèi)壁周邊搭設(shè)雙排腳手架，腳手架每1.4 m 高處設(shè)置小橫桿，用于掛設(shè)加熱片，加熱片豎直布置，距離側(cè)壁襯里0.4 m，加熱片在高度方向上間距0.4 m，加熱片布置如圖4 所示。加熱片采用并聯(lián)設(shè)置。

圖4 分離系統(tǒng)中心管加熱片布置

掛鉤：加熱片兩端用φ12 mm 圓鋼制作掛鉤，圓鋼一端焊接在加熱片的框架上，另一端做成彎鉤，掛在小橫桿上，并固定牢固。

主線設(shè)置（見圖5）：加熱器電源線采用穿接氧化鋁高溫瓷套管的φ12 mm 圓鋼，圓鋼穿入高溫氧化鋁絕緣瓷套管（見圖6），圓鋼一端制作快速接頭，另一端煨彎，防止絕緣瓷套管脫落。采用圓鋼作為電源線既保證了導(dǎo)電性，也保證了絕緣性和耐熱性。

圖5 主線設(shè)置

圖6 高溫氧化鋁絕緣瓷套管

加熱片之間采用φ12 mm 圓鋼連接，加熱片與主線也采用φ12 mm 圓鋼連接，主線從頂部端口外（燒焦罐底部） 人孔引出。

熱電偶設(shè)置在燒焦罐提升管變形段的兩端，每端設(shè)置高、中、低處各一個（見圖4）。

采用保溫棉對燒焦罐提升管變形段及中心管整體進(jìn)行保溫，兩端留一個蒸汽出氣口。

4.2 煙氣大管道襯里的烘干布置（見圖7）

圖7 煙氣大管道襯里的烘干布置

首先將煙道管段（沉降器內(nèi)提升管及分離系統(tǒng)） 水平放置平臺上，在其內(nèi)部設(shè)置水平支架，支架頂部安放加熱片，加熱片距離管段底部襯里400 mm。加熱片之間采用圓鋼連接，主線設(shè)置同兩器內(nèi)件。熱電偶設(shè)置在管道的兩端，每端設(shè)置高、中、低各一個。

管口兩端采用保溫巖棉封堵嚴(yán)密（見圖8），預(yù)留一個邊長200 mm 的正方形蒸汽出口。沉降器內(nèi)提升管及分離系統(tǒng)內(nèi)、外均有襯里，烘干時整個外壁均用巖棉包裹嚴(yán)密，并在兩端設(shè)置同樣大小的蒸汽出口。

圖8 煙氣大管道端頭的保溫示意

4.3 兩器封頭襯里烘干

兩器封頭先仰臥在平臺上，并做好支撐，支撐應(yīng)固定牢靠。

兩器封頭加熱片分兩部分布置（見圖9）：第一部分，在兩器的封頭頂部設(shè)置水平支架，加熱片通過金屬鉤掛豎向布置在封頭與集氣室之間，設(shè)置33 片；第二部分，在兩器的集氣室內(nèi)搭設(shè)水平支架，水平布置加熱片，設(shè)置15 片。

兩器的封頭頂部用巖棉封堵嚴(yán)實，預(yù)留2 個200 mm 的方形水汽出口，封頭上的接管外口處用巖棉封堵嚴(yán)實，并在頂部搭設(shè)防雨棚。

熱電偶在側(cè)壁與集氣室之間均布3 個，在集氣室中心出口設(shè)置1 個熱電偶。

4.4 電加熱襯里烘干加熱片布置（見表2）[4]

4.5 供電設(shè)置及接線工藝（見圖10）[4]

本設(shè)備輸入電源AC 380V、三相四線制，輸入電源在面板左下側(cè)，確保零線接好，采用3×160+1×85 電纜線，零線不能過細(xì)，否則設(shè)備不能正常工作。

圖9 兩器封頭加熱片布置

4.6 智能溫控柜的設(shè)置及調(diào)試

本工程選用智能溫控柜，型號為ZWK-1-48kW，單臺設(shè)備的功率是480 kW，使用2 臺?？販攸c4 個，記錄點6 個。共有4 塊控溫儀表，每塊儀表控制3 個通道，共分12 個通道，每個通道由上、下φ10 mm×50 mm 銅螺絲組成，每個通道最大可以輸出40 kW，即每個上下1 對銅螺絲最多可以并聯(lián)接4 塊框式加熱器，整臺設(shè)備最多可以接48 塊框式加熱器，輸出電路相位從左到右分別是ABC、ABC、ABC、ABC，開啟1 塊儀表就能觸發(fā)ABC，觸發(fā)功率為120 kW，因為分三相，因此無論開啟哪一路儀表，三相都能保證平衡，對電網(wǎng)無影響。

表2 電加熱襯里烘干加熱片布置

圖10 供電設(shè)置及接線工藝

接上電源后，先用萬用表量一下輸入電源是否連接準(zhǔn)確，閉合4 只船型開關(guān)，不接負(fù)載。確保無誤后再開啟800 A 空氣開關(guān)，能聽到嘩嘩的風(fēng)機(jī)聲，三相電壓表都指示220 V 左右，且4 塊溫控儀表正常顯示環(huán)境溫度，說明設(shè)備已處于正常通電狀態(tài)。

再按照工藝要求設(shè)定工藝曲線，并設(shè)定4 塊控溫儀表運(yùn)行，開啟船型開關(guān)，設(shè)備后面12 對銅螺絲就有220 V 電壓輸出，輸出最大功率480 kW。

溫控儀表上面有12 只工作指示燈，是框架式加熱器正常通電的指示。從左到右12 只指示燈分別對應(yīng)設(shè)備后面輸出的12 個通道，設(shè)備后面膠木板輸出共有12 對φ10 mm 銅螺絲，上下1 對成為一個通道，共組成12 個通道，每3 個通道對應(yīng)1塊溫控儀表。面板右下側(cè)為熱電偶輸入信號。共分6 組，1 ～4 組為控溫信號輸入，上正下負(fù)。5 ～6 組為測溫信號，上正下負(fù)，平時應(yīng)處于短路狀態(tài)。熱電偶信號1 對應(yīng)面板上的一區(qū)溫控及3 只工作指示燈和后面輸出一區(qū)，熱電偶信號2 對應(yīng)面板上的二區(qū)溫控及3 只工作指示燈和后面輸出二區(qū)，依此類推。一定要對應(yīng)，否則會失控。

電流表只有在接上加熱器且正常輸出時才有電流指示，并點亮面板上對應(yīng)的工作指示燈。無電流指示的情況，可能是輸出回路沒接好或加熱器損壞。

如果想用第二塊儀表加熱，那么先接上熱電偶線，接第2 組，上正下負(fù)，其他不用的點（1、3、4、5、6 組） 均短接。加熱器接在后面膠木板的二區(qū)上的任何一個通道，如果二區(qū)通道全部接上加熱器即120 kW，那么熱電偶可放置于12 塊框架式加熱器中的任何一塊。

設(shè)備搬動時要固定好打點記錄儀，以免機(jī)芯振動損壞記錄儀，盡可能換用墨盒，長時間不用最好取下墨盒以免傳動部位生銹而不能正確打點。

設(shè)備工作時外殼應(yīng)接地，加熱器嚴(yán)禁空燒、重疊。

5 施工組織及應(yīng)急措施

5.1 施工組織

襯里烘干工作小組由項目經(jīng)理任總指揮，設(shè)置各崗位人員，襯里烘干作業(yè)在指揮小組的組織和領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行。

5.2 應(yīng)急措施

烘干過程中突然出現(xiàn)大風(fēng)時，應(yīng)搭設(shè)防風(fēng)設(shè)施。如有其他因素影響熱處理溫度，變化超過工藝要求時，應(yīng)停止烘干作業(yè)，待影響因素消除后重新再進(jìn)行烘干。

烘干過程中，如發(fā)現(xiàn)熱處理部件變形可能影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定時，應(yīng)立即向指導(dǎo)小組報告，指揮小組根據(jù)情況采取減少變形措施，如情況嚴(yán)重時立即停止烘干作業(yè)，待問題處理完后再進(jìn)行烘干。

烘干過程中需有備用電源，以保證在停電條件下不影響烘干作業(yè)。

6 結(jié)束語

沉降器、再生器、三級旋風(fēng)分離器為重油催化裂化裝置的核心設(shè)備，由于設(shè)備中襯里種類繁多，需烘干的襯里工程量大，因此需精心籌劃、提前準(zhǔn)備，采用電加熱法對襯里進(jìn)行烘干，烘干過程要嚴(yán)格控制和管理，一次成功。

該項目處在我國倡導(dǎo)的“一帶一路”地區(qū)，工程的建設(shè)受到兩國政府和人民的高度關(guān)注，沉降器、再生器、三級旋風(fēng)分離器襯里烘干后襯里質(zhì)量合格，襯里越冬的成功實施為裝置的順利完成提供了必要保障，并為今后同類設(shè)備襯里的烘干施工提供了寶貴經(jīng)驗。