乙烯裂解炉辐射盘管进出口保温设计研究

乙烯裂解炉辐射盘管进出口保温设计研究

郭欢

胜帮科技股份有限公司  陕西省 西安市710000

摘要：裂解炉为乙烯裂解发生反应的主要场所，辐射盘管为乙烯裂解炉的重要组成部分，影响乙烯裂解效率，优化盘管进出口保温设计至关重要。本文将结合乙烯裂解炉性能特征，明确盘管进出口保温设计原则，探索科学的进出口保温设计策略，以提升乙烯裂解炉性能，扩大乙烯裂解炉适用范围，为操作人员创造安全的工作环境，以望借鉴。

关键词：乙烯裂解炉；辐射盘管；进出口设计

引言：辐射盘管内烟气温度高，达到1027摄氏度，如高温烟气泄露，会造成乙烯裂解炉其他位置损坏，且威胁操作人员的人身安全。为此，相关人员应重视辐射盘管进出口保温设计，适应乙烯裂解炉运行需要，创新进出口保温设计方案，提升裂解炉运行稳定性。

一、乙烯裂解炉辐射盘管进出口保温设计原则

（一）密封性

乙烯裂解炉运行产生的高温烟气热量高，会冲击炉顶，而辐射盘管的进出口设计在炉顶，如进出口的密封性较差，高温烟气冲击炉顶时，便会从缝隙泄漏至炉外，降低裂解炉的运行效率，且烟气外溢后会造成裂解炉仪表被损坏。为避免此类问题的发生，在开展进出口保温设计时，要尤其重视提升进出口的密封性，阻止炉内高温烟气外溢，延长乙烯裂解炉的使用寿命，同时维护炉顶安全的作业环境，以免工作人员操作裂解炉期间被高温烟气烫伤。

（二）协调性

进出口为辐射盘管的组成部分，保温设计也会影响裂解炉整体运行效果，如各个部分设计不协调，不利于乙烯裂解炉的稳定运行，为此在进出口保温设计过程中，设计人员也要了解其他零件的规格，坚持协调性原则完成保温设计。设计人员要考虑裂解炉的运行需要，考量进出口保温设计的影响，识别裂解炉运行中可能出现的问题，分析问题成因，适当调整进出口保温设计方案，使其与裂解炉整体结构相协调，最大限度降低运行出现异常的可能性。

（三）便利性

保温设计方案的实施方式较多，取决于设计方案的难易程度，实际完成进出口保温设计时，设计人员要分析乙烯裂解炉的结构特征，尽量减低实施设计方案的难度，提高设计方案的实际可行性，既提高裂解炉的性能，又不会增加操作人员的工作量。设计中还要避免软质材料的使用，这种材质的使用会在增加裂解炉性能优化难度，操作人员工程量较大，减少此类材料的使用可缩短施工工期，尽快完成乙烯裂解炉性能优化工作[1]。

二、乙烯裂解炉辐射盘管进出口保温设计要点

（一）选择合适材料

进出口保温层设计中，设计人员需根据乙烯裂解炉的运行环境，科学选择使用材料的种类，确保选用的材料可适应高温环境，进出口结构不会因温度的升高而被破坏，使用的材料包括保温材料、保护层材料与锚固材料，选择标准如下。第一，考虑裂解炉运行特点，辐射盘管内气体温度最高为1000摄氏度，因此使用保温材料的耐高温能力应超过1260摄氏度，保证该材料的性能不会发生变化。第二，保护层材料选择，进出口保温设计的重点，进出口形状较为简单情况下，通常使用不锈钢等硬质材料作为保护层，当进出口形状复杂时，尽量使用质地较软的材料作为保护层，以便工作人员调整其形状，使用的材料一般与其他位置保护层一致，保护层材料的耐热能力应高于260摄氏度，接缝处需使用专用胶处理，保证保护层的完整性。第三，锚固材料的选择，考虑盖板内外温度的差异，选用不同的锚固材料，盖板外通常使用304不锈钢或碳钢，而盖板内通常使用310不锈钢与陶瓷，此类材料的耐高温能力更强。

（二）优化结构设计

1.盖板内设计

盖板内结构设计分为层铺结构的设计与拐角模块的设计两种，两种保温结构的优势各不相同，但施工难度都比较大，需根据裂解炉的运行需要，为裂解炉确定保温结构的形式，完成盖板内结构的设计。为提升进出口的密封性，通常设计为层铺毯叠加形式，并在设计中规定，层铺摊各层的切毯方向交叉，更符合乙烯裂解炉辐射盘管的密封需要，该设计方案有助于控制盖板的高度，炉管位移空间广阔。但实施该设计方案难度较大，需搭建脚手架进入炉内，需安排经验丰富且技术水平高的人员完成施工。也可在炉管外侧设计拐角模块，在模块上部设置层铺毯，设计中尽量缩短模块与炉管的距离，层铺毯与模块之间使用U型装置固定，施工难度相对较小。实际设计盖板内保温结构时，设计人员要分析两种形式保温结构的特征，明确保温设计的目标，结合乙烯裂解炉性能优化需要，设计形式合适的保温结构，增强进出口保温设计方案的合理性，提前识别实施设计方案可能出现的问题，制定科学的问题应对方案，维持乙烯裂解炉稳定的运行状态。

2.盖板外设计

受乙烯裂解炉运行特点的影响，进口的位移幅度较大，因此在设计进口时，要考虑该问题，为进口预留充足的位移空间，使改进后的进出口满足设备运行需要。一般使用陶瓷制成的纤维毯，起到保温的作用，借助不锈钢丝将其固定于炉管外侧，形成完整的保护层。炉顶位置空余部分需记性填充，通常使用较为松散的散棉，起到缓冲的作用，以免进口位移过程中硬质保护层与炉壁发生碰撞。炉管与炉壁连接位置的保护层，要应用软质材料。出口位置烟气温度较高，因此在设计出口保温结构时，要以提升结构保温能力为目标，适当增加炉管保护层的厚度，无需为出口预留广阔的位移空间。针对炉管出口处急冷换热器所在位置，如未明确要求需采取保温措施，不应在该区域覆盖保温层。在设计保温结构时，还要注意热电偶接头位置的设置，确保该接头未被保温结构覆盖，方便操作人员开展后期维护工作，降低维护检修工作的开展难度，随时检修乙烯裂解炉仪表的状态，快速发现存在异常的仪表并及时更换

[2]。

（三）明确设计实施要点

为保证保温设计方案的实施效果，设计人员要在设计方案中明确实施要点，约束操作人员设施设计方案的方式，顺利完成乙烯裂解炉性能优化工作，实施中需注意以下问题。第一，实施设计方案前，需调试裂解炉的运行状态，确保裂解炉辐射盘管处于平衡状态，方便操作人员观察裂解炉的变化，保证设计方案的实施效果。第二，设计方案中规定松散填充位置，要合理控制填充物的总量，以免填充物密度过大导致炉管位置移动，影响设计方案的实施效果。第三，尤其关注纤维毯的固定情况，该环节极容易出现隐蔽问题，如操作人员未能及时发现问题，会导致纤维毯不牢固，实际使用优化后的乙烯裂解炉过程中，纤维毯存在脱落的可能。第四，实施设计方案期间，尤其关注各构件之间的间隙，研读有关技术规程，严格遵循规定实施设计方案。

结束语：综上所述，进出口保温设计是乙烯裂解炉辐射盘管性能优化的关键，只有进出口保温设计合理，才能保证裂解炉长期处于稳定运行状态。相关人员要关注技术领域最新研究成果，学习先进的进出口保温设计理念，不断调整设计方案，赋予乙烯裂解炉更高的应用价值。

参考文献：

[1]邱雨佳,孙伟,王勇猛.乙烯装置裂解炉节能降耗措施分析[J].节能与环保,2022(05):68-69.

[2]薛磊.乙烯裂解炉辐射段节能衬里研究[J].石化技术,2021,28(05):16-18.