低温环境重油催化裂化装置核心设备衬里越冬烘干技术

常红雷

中国石油天然气第七建设有限公司，山东青岛 266300

海外石油化工项目建设周期普遍较长，存在核心设备衬里越冬问题。哈萨克斯坦PKOP 奇姆肯特炼油厂（以下简称PKOP 炼厂） 是哈国三大炼油企业之一，该地区1 月平均气温为-29 ～-4 ℃。PKOP 炼厂200 万t/a 重催装置需要衬里的核心设备有沉降器、再生器及三级旋风分离器等，需要衬里的设备数量多，衬里种类复杂，衬里烘干曲线又不尽相同，选取适宜的温度、确定统一的时间是烘干作业的重点。采用电加热方法进行衬里烘干，可以将衬里中游离水以及结晶水脱出。本文具体介绍了衬里烘干的工艺要求、施工流程、准备工作、烘衬以及应急措施等几个方面。同时，计算出核心设备烘干需要的加热片数量。衬里烘干完成后，衬里质量达标[1]，对海外其他类似项目中核心设备衬里越冬烘干作业有借鉴意义。

1 工程概况

200 万t/a 催化裂化装置核心设备衬里越冬防护，主要采用电加热片烘干的方法，需采取防雨、防潮措施。现场需烘干设备及管道衬里的工程量（见表1） 大约665 m2，主要部位是再生器上封头、沉降封头、内提升管、旋风升气管、三级旋风分离器、烟气大管道。

表1 烘干设备及管道衬里的工程量

2 工艺要求

两器（再生器和沉降器） 封头及内件、三级旋风分离器衬里越冬烘干曲线如图1 所示。

图1 两器封头及内件、三级旋风分离器衬里越冬烘干曲线

烟气大管道衬里施工完毕，至少养护3 d 后方可进行烘炉。烘炉时，升、降温速度应严格按照烘干曲线（如图2 所示） 的规定进行；降温时，不得强制冷却。衬里烘炉时应做好记录，并绘制实际烘炉曲线。

图2 烟气大管道越冬烘干曲线

采用“电热法”进行衬里烘干，其做法是将衬里后的封头（或其他构件） 进行外部保温后作为一个密闭炉膛，采用电加热器在封头内部进行加热，实现对封头整体的均匀加热，从而达到烘干衬里的目的。

3 施工流程及施工前准备工作

3.1 施工流程

烘干炉设备及电源准备→搭设脚手架→内部支架设置→内部电加热布置→供电系统设置→测温控温设置→系统连接调试→用硅酸铝纤维毯封口→按衬里烘干曲线升温→按衬里烘干曲线恒温→降温→烘干设备拆除→检查验收。

3.2 技术准备

编制预烘干技术方案，组织烘干作业人员学习衬里烘干技术要求，烘干温度要符合GB 50474—2008《隔热耐磨衬里技术规范》的要求，将烘干曲线贴在烘干温控柜上。

烘干人员到场，烘干设备就位，接通电源，试运转正常，加热片组装,热电偶调试。电源电缆满足480 kW 用电负荷要求，温控柜功率480 kW，框式加热片功率10 kW/片。

热电偶、补偿导线及测温设备经过校准且在有效周期内。

检查所需用料、保温岩棉、消防设施等是否齐全完备。

封头、烟气管道等待处理设备接地极处理完毕，完成控制柜接地。

检查外部电缆绝缘是否良好，与脚手架及衬里设备外部接触的部位已用橡胶隔离。

3.3 施工前检查

检查封头、烟气管道等衬里养护等相关工作是否结束，具备烘干条件。

确认封头、烟气管道等待处理构件支撑稳固，并安放在指定位置，操作平台验收合格。顶部搭设防雨篷，电源温控柜也需要搭设防雨棚。

施工区域拉设警戒绳，并悬挂“防烫伤”“防触电”等警示牌，无关人员不得靠近，更不得用手直接触摸热处理设备外壁。

3.4 搭设脚手架及操作平台[2]

封头外侧需搭设双排脚手架，主要用于安装保温棉与防雨棚，脚手架严格按照相关规范搭设。烟气管道等构件在烘炉前应安放在平台上，采用H 型钢制作安放平台，烘干后的构件安放至指定位置。

3.5 内部支架设置及加热片选用[3]

支架采用φ48 mm×3.5 mm 的3 号钢焊接钢管搭设。脚手架钢管的力学性能应符合国家现行标准GB/T 700—2006《碳素结构钢》中Q235A 钢的规定，使用的钢管不得有弯曲、变形、开焊、裂纹等缺陷，并涂防锈漆作防腐处理，不允许使用不合格的钢管。扣件使用生产厂家的合格产品，扣件锻铸铁的技术性能符合GB 15831—2006《钢管脚手架》规定的要求，对使用的扣件要全数进行检查，不得有气孔、砂眼、裂纹、滑丝等缺陷。

直接安放电加热器的横杆，端头不得顶在设备内壁，应离管道或设备的衬里表面100 mm 以上，防止热处理过程中支架因热膨胀造成衬里损伤。支架的下端用岩棉与衬里做隔离。

加热片选用：400 mm×1 000 mm（单片功率10 kW） 的框式加热片，如图3 所示。

图3 框式加热片

4 烘衬

4.1 两器内件的烘干布置

再生器的烧焦罐提升管已经安装到设备内部，且分离系统的中心管已经与其焊接，总长度约为17 m，变形段的最大开口尺寸为7.3 m，提升管上部筒体直径3.6 m，其中分离系统中心管衬里及烧焦罐提升管的内壁衬里需烘干的总面积约180 m2，内件的内、外壁衬里均为20 mm 厚A 级高耐磨衬里料，采用电加热烘干需要80 片加热片，由于烘干周期长，用电量大，此构件分2 段烘干，每段需2 台烘干机，每台接20 片加热片，分段留在构件高度方向的中间位置。

支撑系统：构件内壁周边搭设双排脚手架，脚手架每1.4 m 高处设置小横杆，用于挂设加热片，加热片竖直布置，距离侧壁衬里0.4 m，加热片在高度方向上间距0.4 m，加热片布置如图4 所示。加热片采用并联设置。

图4 分离系统中心管加热片布置

挂钩：加热片两端用φ12 mm 圆钢制作挂钩，圆钢一端焊接在加热片的框架上，另一端做成弯钩，挂在小横杆上，并固定牢固。

主线设置（见图5）：加热器电源线采用穿接氧化铝高温瓷套管的φ12 mm 圆钢，圆钢穿入高温氧化铝绝缘瓷套管（见图6），圆钢一端制作快速接头，另一端煨弯，防止绝缘瓷套管脱落。采用圆钢作为电源线既保证了导电性，也保证了绝缘性和耐热性。

图5 主线设置

图6 高温氧化铝绝缘瓷套管

加热片之间采用φ12 mm 圆钢连接，加热片与主线也采用φ12 mm 圆钢连接，主线从顶部端口外（烧焦罐底部） 人孔引出。

热电偶设置在烧焦罐提升管变形段的两端，每端设置高、中、低处各一个（见图4）。

采用保温棉对烧焦罐提升管变形段及中心管整体进行保温，两端留一个蒸汽出气口。

4.2 烟气大管道衬里的烘干布置（见图7）

图7 烟气大管道衬里的烘干布置

首先将烟道管段（沉降器内提升管及分离系统） 水平放置平台上，在其内部设置水平支架，支架顶部安放加热片，加热片距离管段底部衬里400 mm。加热片之间采用圆钢连接，主线设置同两器内件。热电偶设置在管道的两端，每端设置高、中、低各一个。

管口两端采用保温岩棉封堵严密（见图8），预留一个边长200 mm 的正方形蒸汽出口。沉降器内提升管及分离系统内、外均有衬里，烘干时整个外壁均用岩棉包裹严密，并在两端设置同样大小的蒸汽出口。

图8 烟气大管道端头的保温示意

4.3 两器封头衬里烘干

两器封头先仰卧在平台上，并做好支撑，支撑应固定牢靠。

两器封头加热片分两部分布置（见图9）：第一部分，在两器的封头顶部设置水平支架，加热片通过金属钩挂竖向布置在封头与集气室之间，设置33 片；第二部分，在两器的集气室内搭设水平支架，水平布置加热片，设置15 片。

两器的封头顶部用岩棉封堵严实，预留2 个200 mm 的方形水汽出口，封头上的接管外口处用岩棉封堵严实，并在顶部搭设防雨棚。

热电偶在侧壁与集气室之间均布3 个，在集气室中心出口设置1 个热电偶。

4.4 电加热衬里烘干加热片布置（见表2）[4]

4.5 供电设置及接线工艺（见图10）[4]

本设备输入电源AC 380V、三相四线制，输入电源在面板左下侧，确保零线接好，采用3×160+1×85 电缆线，零线不能过细，否则设备不能正常工作。

图9 两器封头加热片布置

4.6 智能温控柜的设置及调试

本工程选用智能温控柜，型号为ZWK-1-48kW，单台设备的功率是480 kW，使用2 台。控温点4 个，记录点6 个。共有4 块控温仪表，每块仪表控制3 个通道，共分12 个通道，每个通道由上、下φ10 mm×50 mm 铜螺丝组成，每个通道最大可以输出40 kW，即每个上下1 对铜螺丝最多可以并联接4 块框式加热器，整台设备最多可以接48 块框式加热器，输出电路相位从左到右分别是ABC、ABC、ABC、ABC，开启1 块仪表就能触发ABC，触发功率为120 kW，因为分三相，因此无论开启哪一路仪表，三相都能保证平衡，对电网无影响。

表2 电加热衬里烘干加热片布置

图10 供电设置及接线工艺

接上电源后，先用万用表量一下输入电源是否连接准确，闭合4 只船型开关，不接负载。确保无误后再开启800 A 空气开关，能听到哗哗的风机声，三相电压表都指示220 V 左右，且4 块温控仪表正常显示环境温度，说明设备已处于正常通电状态。

再按照工艺要求设定工艺曲线，并设定4 块控温仪表运行，开启船型开关，设备后面12 对铜螺丝就有220 V 电压输出，输出最大功率480 kW。

温控仪表上面有12 只工作指示灯，是框架式加热器正常通电的指示。从左到右12 只指示灯分别对应设备后面输出的12 个通道，设备后面胶木板输出共有12 对φ10 mm 铜螺丝，上下1 对成为一个通道，共组成12 个通道，每3 个通道对应1块温控仪表。面板右下侧为热电偶输入信号。共分6 组，1 ～4 组为控温信号输入，上正下负。5 ～6 组为测温信号，上正下负，平时应处于短路状态。热电偶信号1 对应面板上的一区温控及3 只工作指示灯和后面输出一区，热电偶信号2 对应面板上的二区温控及3 只工作指示灯和后面输出二区，依此类推。一定要对应，否则会失控。

电流表只有在接上加热器且正常输出时才有电流指示，并点亮面板上对应的工作指示灯。无电流指示的情况，可能是输出回路没接好或加热器损坏。

如果想用第二块仪表加热，那么先接上热电偶线，接第2 组，上正下负，其他不用的点（1、3、4、5、6 组） 均短接。加热器接在后面胶木板的二区上的任何一个通道，如果二区通道全部接上加热器即120 kW，那么热电偶可放置于12 块框架式加热器中的任何一块。

设备搬动时要固定好打点记录仪，以免机芯振动损坏记录仪，尽可能换用墨盒，长时间不用最好取下墨盒以免传动部位生锈而不能正确打点。

设备工作时外壳应接地，加热器严禁空烧、重叠。

5 施工组织及应急措施

5.1 施工组织

衬里烘干工作小组由项目经理任总指挥，设置各岗位人员，衬里烘干作业在指挥小组的组织和领导下进行。

5.2 应急措施

烘干过程中突然出现大风时，应搭设防风设施。如有其他因素影响热处理温度，变化超过工艺要求时，应停止烘干作业，待影响因素消除后重新再进行烘干。

烘干过程中，如发现热处理部件变形可能影响结构稳定时，应立即向指导小组报告，指挥小组根据情况采取减少变形措施，如情况严重时立即停止烘干作业，待问题处理完后再进行烘干。

烘干过程中需有备用电源，以保证在停电条件下不影响烘干作业。

6 结束语

沉降器、再生器、三级旋风分离器为重油催化裂化装置的核心设备，由于设备中衬里种类繁多，需烘干的衬里工程量大，因此需精心筹划、提前准备，采用电加热法对衬里进行烘干，烘干过程要严格控制和管理，一次成功。

该项目处在我国倡导的“一带一路”地区，工程的建设受到两国政府和人民的高度关注，沉降器、再生器、三级旋风分离器衬里烘干后衬里质量合格，衬里越冬的成功实施为装置的顺利完成提供了必要保障，并为今后同类设备衬里的烘干施工提供了宝贵经验。