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(tái)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(cè)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(gè)：

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(duì)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(duì)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(cuò)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(cuò)縫粘貼共13層耐火陶瓷纖維260 mm（壓厚≥180 mm），錯(cuò)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(shí)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(dòng)到位，以無汽泡為準(zhǔn)，使耐火材料振動(dòng)堅(jiān)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(shí)，對(duì)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(duì)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(duì)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。