醇制烯烴裝置外取熱器斜管故障分析及處理措施

李春旗　金磊　王磊　張茜

摘 要：某公司甲醇制烯烴裝置外取熱器斜管運行期間出現局部紅斑現象。本文結合設備運行原理、結構等方面進行分析，采取了一系列改造措施，消除了設備表面紅斑的問題，保證裝置長周期運行。

關鍵詞：斜管;襯里;錨固釘

1裝置概況

某公司DMTO裝置設計180萬噸甲醇處理量，生產60萬噸烯烴產品（乙烯+丙烯）。裝置于2014年7月份開車成功。其所使用的外取熱器為返混式結構，與再生器采用高低并列型式安裝，兩器之間使用直徑DN1700斜管進行連接，斜管作為外取熱器催化劑人口管道使用。

2外取熱器斜管故障表現

2.1外部表現

2016年3月28日發現斜管靠近外取熱器端頂部出現局部紅斑區域，寬約0.45m，長約0.8m，使用測溫槍對斜管表面進行壁溫檢測，發現紅斑最高溫度處為405 0C。斜管內部高溫催化劑溫度為545℃，按照壁溫估算式[1]計算出壁溫應為188 0C左右。同時使用測厚儀對斜管金屬壁厚進行檢測，發現最薄處為18.7mm，壁厚設計值為δ=26mm，材質為Q245R。預判此處襯里脫落，甚至斜管本體出現磨損。生產中心提出斜管外壁做盒子，并在內部澆筑襯里料以及直接在斜管外壁貼鋼板這2項處理措施。在征得設計院確認后，采取不停工，在線包襯里盒子（襯里厚150mm），同時在盒子上沒置排氣閥的措施處理此處熱點。在后續生產中，紅斑區域未發現出現擴大現象。

2.2內部檢查

2017年4月裝置計劃性停工檢修，進入斜管內部檢查，發現斜管襯里減薄甚至有脫落現象，本體內表面出現溝壑形磨損片區，與紅斑發現初期判斷的現象一致。重新進行斜管本體壤厚檢測，結果顯示壁厚減薄區域未見明顯擴大，但是，最薄處壁厚減薄為12.Omm。

3故障原因分析

3.1斜管及襯里結構

通過進入斜管內部檢查，發現斜管本體深入外取熱器內部較長，約為3cm。過長的斜管將會導致此相貫線位置的襯里厚度減薄。正常工況下，外取熱器通過兩組調節閥調節內部流化氮氣量，而流化氮氣將會攜帶部分催化劑由斜管上部返同至再生器，通過檢查發現斜管內部襯里磨損量由熱點區域（頂部襯里脫落）向再生器方向呈遞減趨勢，近再生器端襯里完好。

外取熱器內部襯里為Ω型錨同釘單層隔熱耐磨襯里，外取熱器人口斜管采用側拉環錨同釘雙層高耐磨襯艱，斜管近再生器端采用Ω型錨固釘單層隔熱耐磨襯里，斜管上兩種襯里間設置阻氣圈。由于襯里膨脹系數的不同，經烘襯后，外取熱器與斜管相貫線位置的襯里和阻氣圈兩側易出現縫隙。含有催化劑的氮氣進入縫隙，經湍流形態長期磨損，導致局部襯里減薄，引起表面超溫。

3.2襯里施工質量

側拉環錨固釘的安裝分為兩個步驟，一是柱型螺栓的安裝，二是環帽的安裝，環帽的安裝要在第一層襯里澆筑完成后進行，側拉環錨固釘的襯里施工只能采用手工搗制法施工，且需2次布料，施工復雜，耗時長[2]。在側拉環錨固釘襯里的施工過程中，對于作業人員技術要求較高。手工涂抹過程中，易存在因監管不到位及其他因素導致的襯里結合不夠緊實、涂抹不均勻等問題，這是可能造成襯艱損壞的其中原因之一。

3.3松動風因素

斜管下部近外取熱器端設計有2組自下往上吹的DN20松動風管線。斜管紅斑區域出現在這兩組松動風正對處。對比其他DMTO裝置外取熱器斜管紅斑區域，發現紅斑位置基本相似，且出現紅斑前松動風閥門均處于開啟狀態。這可能是造成斜管超溫現象的原因之一。

4處理措施

4.1斜管改造、內襯材料更換

將斜管本體深入外取熱器端多出的3 cm進行切割打磨，減少至Icm，間接的增大了此處襯里厚度。將斜管上兩種不同的錨固釘全部更換為Q型錨固釘，另外，襯里材料全部升級為與再生器襯里相同的單層隔熱高耐磨襯里，減少因膨脹系數不同造成的裂縫問題。

4.2更改施工方法，強化質量管理

斜管與外取熱器相貫線、斜管與再生器相貫線、斜管本體三者進行整體支模，一次性澆筑，避免了手工搗制相關問題的出現。成立專項檢查小組，嚴格控制施工質量，保證施工高效順利完成。同時，嚴格按照襯艱升溫曲線進行烘襯，防止游離水和結晶水脫除時異常情況的發生。

4.3取消松動風

通過與其他DMTO裝置進行交流，發現斜管修復后普遍采取將此處松動風關閉，避免出現熱點區域。雖然無確切證據表明松動風與熱點區域存在必然聯系，但關閉松動風后未出現斜管內部催化劑堵塞以及熱點區域出現的現象。

5檢查情況

2017年5月份裝置進行檢修后開車，滿負荷運轉后，使用測溫槍進行表面溫度監測，通過檢修前后數據進行對比發現，斜管紅斑區域表面溫度由405℃降低為199℃左右，這與壁溫估算式計算的數據相符。運行至今一年有余，斜管表面溫度維持正常，未出現異常超溫現象。

6結束語

本文結合某DMTO裝置外取熱器斜管紅斑現象進行分析，通過一系列措施進行改進，消除紅斑產生的原因。從后續使用情況來看，此次斜管的改進結果是十分成功的。由于冷壁設備紅斑現象時有發生，因此，本文可為類似情況提供參考。

參考文獻：

[1] GB50474-2008，隔熱耐磨襯里技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[2]周子炫，催化裂化裝置再生器襯里損壞情況分析及修復[J].工業技術，2017（6）：126.