轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器設(shè)計分析與改進(jìn)

丁金翔

（北京燕華工程建設(shè)有限公司，北京 102502）

1 概述

轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器是煉油行業(yè)制氫裝置中的重要設(shè)備，其通過管程介質(zhì)高溫轉(zhuǎn)化氣實(shí)現(xiàn)對殼程加熱從而生產(chǎn)中壓蒸汽。轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器管程介質(zhì)是高溫轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣入口溫度一般在850～900℃，轉(zhuǎn)化氣出口溫度一般控制在400 ℃以下，管程操作壓力2.8～3.0MPa；殼程介質(zhì)為中壓蒸汽，操作壓力約為 4.5MPa，溫度為253 ℃左右。其常見結(jié)構(gòu)如圖1所示。前端箱為轉(zhuǎn)化氣入口側(cè)，溫度較高，采用錐殼和筒體帶襯里結(jié)構(gòu)，錐殼和筒體材質(zhì)選用15CrMoR 鋼板，頂部設(shè)有人孔。管板采用撓性管板，換熱管采用中心管和周邊小管結(jié)構(gòu)，換熱管材質(zhì)選用15CrMo，換熱管入口處設(shè)有陶瓷套管，換熱管與管板連接的焊接接頭一般采用強(qiáng)度焊加貼脹形式。后端低溫側(cè)管箱采用筒體和橢圓形封頭帶襯里結(jié)構(gòu)，筒體和橢圓形封頭材質(zhì)選用15CrMoR 鋼板，筒體上設(shè)有轉(zhuǎn)化氣出口，筒體或橢圓形封頭上設(shè)有調(diào)溫機(jī)構(gòu)。殼程筒體選用Q345R 鋼板。從以上設(shè)計參數(shù)看，此類設(shè)備操作工況苛刻，溫度壓力都較高，尤其管程入口溫度較高，在已運(yùn)行的制氫裝置中常發(fā)生局部超溫?fù)p傷和應(yīng)力破壞，因此設(shè)計中對高溫防護(hù)和降低溫差應(yīng)力措施應(yīng)合理考慮，本文僅從近些年的設(shè)計實(shí)踐出發(fā)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度計算兩個方面對轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并對局部優(yōu)化改進(jìn)進(jìn)行探討。

圖1 轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

考慮轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器參數(shù)特點(diǎn)是介質(zhì)溫度高，并且溫度分布變化大的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是采用合理結(jié)構(gòu)降低殼體溫度避免局部超溫，合理結(jié)構(gòu)使溫度分布盡可能均勻，以及采用合理設(shè)計減少溫差應(yīng)力產(chǎn)生。……