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煤液化減壓塔襯里脫落分析及應對措施

文檔作者：日大偉文檔來源：中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年08月27日
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3．1設計缺陷
由于煤液化裝置在設計時無可借鑒的成型設計，也沒有具
體的或者是成熟的裝置參考，對于裝置的產(chǎn)品分布及細節(jié)方面
仍處在理論計算階段。
首先減壓塔的設計尤其是其底部并不適應現(xiàn)在的煤液化生
產(chǎn)要求。原始設計中減壓塔的容積尤其塔底部分較小，在裝置運
行出現(xiàn)波動的情況下塔底液位很容易達到上限，甚至超過要求
操作液位。塔底液位高，占據(jù)塔內(nèi)空間較大，減壓塔減料量在
300t／h左右，經(jīng)過減壓后閃蒸體積相應增大，從而導致氣相空
間不足，汽液固三相混合體產(chǎn)生渦流，導致劇烈震動，從而導致
襯里脫落。減壓塔在運行周期內(nèi)滿液位操作多的情況下，襯里脫
落的面積較大，在減三集油箱內(nèi)沉積的固體顆粒也較為嚴重，從
而也能說明滿液位的程度，反之亦反。
這種情況在2012年大檢修中體現(xiàn)的最為明顯。2012年3
月份的小修中發(fā)現(xiàn)在減壓塔進料分布器內(nèi)壁末端襯里脫離近
7m ；2012年8月份中修中發(fā)現(xiàn)在進料分布器內(nèi)壁脫落近22m 。
這兩次檢修都是襯里整塊脫落較多，錨固釘被拉斷。另外B區(qū)循
環(huán)分布器底部支撐脫焊8處，可以反映出塔內(nèi)振動的劇烈程度。
圖2襯里脫落狀況圖
3．2入口處高流速和流體變向?qū)σr里的影響 ‘
在煤液化減壓塔入口介質(zhì)流速較高，達到音速，且介質(zhì)固含
量高，對塔入口襯里的沖擊磨損較大，所以在減壓塔入口部位襯
里設計厚度比其他部位要厚。加厚設計應對高流速下高固含量
介質(zhì)的沖擊，如圖1中所示的A區(qū)。此部位在2009年至2011
年檢查過程中均發(fā)現(xiàn)部分脫落。
另外一個脫落部位是A區(qū)和B區(qū)的銜接部位，由于流體變
向由直線變?yōu)榍邢?，且正對介質(zhì)沖擊方向，此處部位襯里沖刷較
為嚴重。在幾年的檢修過程中都發(fā)現(xiàn)有脫落的情況。
3．3襯里錨固釘存在的問題
煤液化減壓塔內(nèi)單層高耐磨襯里錨固釘采用中5．Omm和
中6．Omm“V”型錨固釘型式(見圖3)。在歷年的檢修過程中均發(fā)
現(xiàn)錨固釘被拉斷和焊點被拉脫的情況，尤其是在大面積襯里脫
落中表現(xiàn)的尤為明顯。出現(xiàn)錨固釘被拉斷和焊點脫焊的情況證
明錨固釘在此工況選用的強度較低出現(xiàn)斷裂情況。焊點脫焊的
情況也較多，由于“V”型錨固釘焊接部位與器壁接觸點小，采用
點焊方式焊接在器壁上，所以出現(xiàn)振動較大的情況下，被拉斷和
脫焊的可能性非常大。說明了現(xiàn)有的錨固強度不能滿足要求。
除了錨固釘型式問題外，錨固釘單位面積內(nèi)數(shù)量較少，在原
有襯里施工中9O個／m 。在減壓塔的振動環(huán)境下，襯里的支撐
點較少，強度不足導致錨固釘有些被折斷或者焊點部位被拉脫。
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維護與檢修
繼續(xù)這種惡性環(huán)境襯里其他錨固釘支撐點很容易被拉斷導致襯
里整塊脫落。說明現(xiàn)有的錨固釘數(shù)量不能夠滿足使用要求。
錨固釘在原有脫落襯里中的焊接與器壁不垂直，有的錨固
釘甚至傾斜較為嚴重。錨固釘高度不夠，局部襯里料較厚，運行
一段時間后容易出現(xiàn)“起拱”和“中空”的現(xiàn)象。此種情況相對較
為隱蔽，在檢查過程中需要認真反復多次檢查，驗證。在歷次的
檢修中發(fā)現(xiàn)獨有此情況存在。將襯里拆除后發(fā)現(xiàn)錨固釘傾斜狀
態(tài)。說明錨固釘?shù)氖┕ご嬖趩栴}，雖然不會直接影響襯里的壽
命，卻是影響平穩(wěn)運行的隱患。
3．4襯里在施工過程中所存在的缺陷
襯里的傳統(tǒng)施工方法為人工振搗方式，受人員素質(zhì)影響較
大。在2012年檢修過程中B區(qū)進料分布器內(nèi)壁脫落襯里出現(xiàn)明
顯分層的現(xiàn)象，底層約有10mm左右，出現(xiàn)這樣的情況的原因是
振搗不實導致。因為振搗施工是分層進行，底部振搗較實和塔壁
接觸較為緊密，再向上振搗時較松出現(xiàn)分層，導致襯里脫落。原
因是分層施工和振搗不實。
3．5操作對襯里運行的影響
減壓塔襯里狀態(tài)受運行操作影響很大。經(jīng)過幾年操作的摸
索，發(fā)現(xiàn)減壓塔操作對襯里的影響規(guī)律，其中影響最大的是塔底
的滿液位操作。滿液位操作受制約因素較多，一是操作人員的操
作水平；二是下游設備的平穩(wěn)運行。
4解決襯里脫落的應對措施
針對以上襯里脫落原因，采取以下應對措施：
(1)在設計上重新核算減壓塔負荷，尤其是針對氣相負荷
過大和停留時間不足的問題，對減壓塔塔底部分進行擴能，使減
壓塔內(nèi)的運行環(huán)境平穩(wěn)，避免因塔底設計過小出現(xiàn)滿液位，防止
振動導致襯里脫落。
(2)減壓塔人口處襯里和人口與分布器銜接部位襯里受沖
刷磨損的嚴重，所以無論在厚度上還是在施工上都要嚴格執(zhí)行
預定的方案，保證襯里的抗磨損能力。根據(jù)物料的磨損特點，對
于磨損較大的部位采用A級耐磨襯里原料，厚度也要比其他位
置厚。對于磨損相對較低的位置采用B級耐磨襯里原料，厚度也
相應減小。這樣既能夠滿足隔熱耐磨的要求，又減少了投資。
(3)改進錨固釘型式，增強錨固釘強度?？紤]到原“V”型錨
固釘?shù)娜毕?，?010年檢修中我們使用“燕尾式”錨固釘(見圖
3)。一是在水平兩端各伸出10mm水平爪，以增加錨固釘和襯里
的接觸面積。二是錨固釘?shù)撞坑稍癡”型錨固釘點接觸改為底
部水平15mm 的線接觸，焊接時采用雙面滿焊，增強錨固釘與器
壁焊接強度。三是錨固釘加粗至中6．5ram。采用改進型錨固釘
修補過的襯里沒有出現(xiàn)過襯里脫落和錨固釘拉斷的缺陷。
在改進了錨固釘型式結(jié)構(gòu)的同時，單位面積錨固釘數(shù)量也
增加到了150～200個／m 。從而彌補了部分錨固釘被折斷拉脫
導致襯里整塊脫落的情況。新舊錨固件對照見圖4．
錨固釘焊接必須垂直容器器壁，不得出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象發(fā)生。
石油化工建設2014．03 f 89
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圖3 錨固釘示意圖 圖4新舊錨固釘對比照片
錨固釘錯落有致均勻分布。
(4)針對在施工過程中所存在的問題，一定要嚴格按照制
定的施工方案執(zhí)行。加強施工前作業(yè)人員技術(shù)培訓，加強施工過
程的監(jiān)督控制，在振搗過程中不得出現(xiàn)分層現(xiàn)象，在找平過程中
不能出現(xiàn)光滑平面。改變施工方法，以噴涂法替代噴涂法施工的
襯里磨損率要稍高于振搗法施工的襯里，振搗法施工的襯里耐
磨性為2～3cc噴涂法的為4～5cc。
(5)襯里的養(yǎng)護與烘干也是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。無論是
在襯里的初始施工階段還是在襯里檢修的修補階段，在襯里的
施工末尾階段非常重要，應該周密安排，科學布置。烘干必須按
照材料供應商提供的烘干曲線嚴格控制。在初始升溫階段不宜
過快，否則會造成襯里內(nèi)部水分不能順利的排出，導致襯里爆裂
和剝離脫落，恒溫時間不能過短，后則襯里水分排除不完全，從
而影響襯里的質(zhì)量和使用壽命。
(6)針對運行操作出現(xiàn)的問題，要求操作人員嚴格執(zhí)行操
作規(guī)程要求，嚴格控制塔的各操作參數(shù)；同時還要制定好相應的
(上接84頁)值計算公式
N=I．2NG+I．4NQ=14．493 kN。
5．5立桿的穩(wěn)定性計算
。= ≤ [tq
應急預案，針對滿液位等異常情況處理迅速得當，使減壓塔平穩(wěn)
運行，同時不影響下游設備的運行。
5結(jié)論
單層高耐磨襯里在煤液化減壓塔使用以來A級襯里料耐磨
性能能夠適應工況要求。影響操作的主要問題在于襯里的脫落。
經(jīng)過幾年的摸索和研究，減壓塔脫落的面積越來越小，由原來脫
落幾十平方米到現(xiàn)在的幾平方米，2013年檢修時只有l(wèi)m。左右。
襯里的脫落是一個較為復雜的問題，既有設計和施工問題，
也有操作的問題。經(jīng)過對脫落原因分析，通過對襯里在減壓塔內(nèi)
運行條件的改善，襯里結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，最終找出滿足煤液化裝
置現(xiàn)階段生產(chǎn)要求的襯里。
參考文獻
1付春輝．催化裂化裝置襯里損壞情況分析對策．石油化工設備技術(shù)，
2010，31(5)：
2周權(quán)偉．催化裂化設備襯里損壞原因分析及改造措施．石油化工與
經(jīng)濟，2012，28(2)．
3 GB 50474—2008隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范
4 SHT 3609-201 1石油化工隔熱耐磨襯里施工技術(shù)規(guī)程
5馮清曉閆濤我國煉油化工裝置隔熱耐磨襯里技術(shù)與國外的差異石
油化工設備技2012，33(3)
6劉富超張俊玲隔熱耐磨單層襯里施工技術(shù)甘肅科技2007，23(6)
(收稿日期：2014—01—24)
(3)在施工過程中，技術(shù)和安全管理人員要實施監(jiān)控，確保
設計方案不折不扣的落到實處，對搭設材料也要嚴格檢查、驗
收，嚴禁未經(jīng)驗收或驗收不合格的材料投入使用，從源頭上控制
施工質(zhì)量，確保施工安全；
(4)精心設計混凝土澆筑方案，確保模板支架施工過程中
立桿的穩(wěn)定性計算公式：
立桿計算長度Lo=kluh=1．155 X 1．700 X 1．500=2．945m；
Lo／i=2945．250／15．900=185．000：
由長細比Lo／i的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)
① =0．209 t
鋼管立桿受壓強度計算值：0=14492．760／ (0．209 X
424．000) 163．546 N／ram ；
立桿穩(wěn)定性計算o=163．546 N／ram 小于[f]=205．000，
滿足要求。
6施工控制要點
(1)依據(jù)建設部關于印發(fā)()苞險陸較大的分部分項工程安
全管理辦法 的要求，認真編腳手架搭設專項方案，經(jīng)總包組織
專家論證后組織實施；
(2)腳手架搭設前，嚴格落實技術(shù)交底制度，將論證后的搭
設方案向作業(yè)班組交待清楚，要求操作工人簽字確認并書面下
發(fā)，以便班組施工中有搭設依據(jù)，
9D I石油化工建設2014．03
均衡受載，最好采用由中部向兩邊擴展的分層澆筑方式；
(5)嚴格控制實際施工荷載不超過設計荷載，對出現(xiàn)的超過
最大荷載要有相應的控制措施，鋼筋等材料不能在支架上方堆放；
(6)在框架砼澆筑過程中，要派人檢查支架和支承情況，發(fā)
現(xiàn)下沉、松動和變形情況及時解決。
7結(jié)論
延長石油安源化工項目中懸浮床和熱高分兩大關鍵設備框
架，通過快捷、精確的軟件設計和科學、周密的實施，砼澆筑后，
腳手架安全平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)任何變形，按期實現(xiàn)了主體封頂，為下
一步設備順利安裝創(chuàng)造了條件。
參考文獻
1建筑施工手冊2003年9月第四版
2建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ 1 30—201 1
3軟件使用說明
4延長石油安源化工煤焦油加氫項目VCC裝置建筑結(jié)構(gòu)施工圖紙
(收稿日期：2014-02-14)

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