压力容器热处理 燃油 特种燃烧器

大型卧式压力容器的现场热处理设备

近年来随着石油、化工行业的发展，需要焊后热处理的压力容器设备越来越多，由于热处理炉结构尺寸的限制，一些大型压力容器设备无法进行炉内整体热处理。针对这一情况，我厂专门研制了一套用于大型卧式压力容器的现场热处理的设备并通过辽河油田某公司生产的 2台500万t／a常减压装置的电脱盐罐采用这一方法进行整体热处理的实践，取得了非常理想的效果。

辽河油田某公司承揽的2台500万 t／a常减压装置电脱盐罐技术参数见表 1。

表1 电脱盐罐技术参数表

根据 gb 150一l998《钢制压力容器》的规定，该2台电脱盐罐均需要进行焊后消除应力热处理，热处理温度为620±20℃。由于该公司的热处理炉不能满足该设备的尺寸要求，无法进行炉内整体热处理。我们决定采取燃油法内加热，外保温的方法进行电脱盐罐的整体热处理。并专门制作了一套用于大型卧式压力容器的现场热处理设备。

以下按设备保温，燃烧器，点火口异形耐火砖及火焰保护管，导流烟囱，温度控制及测温仪表几个方面分述如下：

压力容器热处理保温材料应选用能耐热处理工艺高温度，且对容器金属材料无腐蚀，容重小，导热系数小施工方便的保温材料，如超细玻璃棉，矿渣棉及硅酸铝保温材料，保温材料必须是干燥的，施工安装时应紧贴压力容器外表面，接缝处应严密不漏底板，多层保温时接缝处应互相错开，保温材料应捆绑牢固，在整个热处理过程中不可松动脱落。

（一）燃烧器的选择及安装

燃烧器的选择主要考虑设备达到热处理温度所需要的热量以及热处理过程中热量的损耗。以一台 电脱盐罐设备为例计算过程如下:

钢铁的比热为460 j／(kgºc)

1kg钢铁从 20ºc升温到640ºc，需热量 460×(640-20)=285 kj。

161.82 t钢铁从 20ºc升温到 640ºc,需热量285.2×1000×161.82=46.15×10 kj。

升温时间5h，平均负荷 = =9.23×10 kj／h，即 220万大卡／时。

因设备热损耗及排烟损失大，效率按 50％计，实际负荷约为 500万大卡／时，需用2台250万大卡／小时燃油燃烧器。该种燃烧器是专门为大型卧式压力容器热处理研制的燃油燃烧器，燃烧器的燃烧效果要好且燃烧充分，火焰瘦而长，以适应卧式容器内瘦长空间辐射加热的要求，燃烧器的安装选择在设备的偏下部较大的开孔处安装，以利于热量很好地循环。利用电脱盐设备封头上的两个人孔安装燃烧器，人孔大小为dn600。制作两个法兰盖，其规格尺寸与设备人孔法兰相配，将二套燃烧器分别安装在压力容器两端的法兰盖上。

（二）点火口异形耐火砖及火焰保护管

为了防止燃烧器工作时局部温度过高对设备造成损坏 ，在人孔法兰处和人孔脖内侧安装耐火砖，对其进行保护。耐火砖结构尺寸规格为：600mm×440 mm×80 mm，制作成 500mm一个和400mm一个。两个人孔共制作两套，两台设备可重复使用。燃烧器火焰长度大约为3.5米，温度高点大约在3米位置，因为作为燃烧器口的人孔位置并不位于压力容器的中心线上,而是在压力容器的下部靠底部位置,为了防止火焰燃烧时局部高温对筒体造成损坏，我们用钢板制作一个圆筒，防止火焰直接接触冲刷容器内壁。火焰处钢板圆筒结构尺寸及要求：圆筒采用q235b 810 mm钢板制作，规格为：0590 mm×0570 mm x 4000 mm。该圆筒制作两个，两台设备可重复使用，热处理前卷制焊接完成。在准备进行热处理时，先将其从人孔放入筒体内，在人孔处安装耐火砖。将制作好的两节异形耐火砖按要求装人人孔内，然后将两节连接处用耐火水泥密封。

(三)导流烟囱的制作安装

因为该卧式压力容器较长，为了确保高温烟气在容器内部能均衡扰流，设计使用四个容器顶部开孔作为导流烟气出口，并制作了简易烟囱作为排烟设施，简易烟囱安装在设备开孔法兰上即可。

（四）测温系统的制作安装

1，热电偶安装

热电偶选用wre--130型。偶丝引出端设接线板加以固定，以免偶丝折断。热电偶热端用螺栓固定于容器壳体表面和试板上，即将热电偶热端沿螺母下端铣出4×4 mm的通槽然后插入，用螺栓压紧固定。

2． 测温点布置

按照《钢制压 力容器》gb 150--1998的要求，升温时5 m范围内温差不得大于120℃，在设备上选择一定数目的测温点安装上热电偶，并将引线连接到自动记录仪上。

3 温度控制

由于燃烧器的工作原理是使用压力泵，通过压力将柴油从燃烧器喷嘴处喷出后燃烧，所以压力的大小直接关系到火焰的大小，影响着热处理温度。当升温速度过快时，可通过降低油压泵的压力来减小火焰，降低热量输出，从而减小升温速度。此外通过烟囱挡板的开启也可控制烟气的流出量，从而起到辅助控制热处理温度的作用。

4 使用效果及事项

该方法在两台电脱盐罐上的应用取得了成功，温度曲线完全满足热处理工艺要求，解决了无法进炉的大型设备热处理的难题，并积累了宝贵经验。该热处理方法合理，可在大型设备的热处理时广泛应用。

保温材料应保持干燥，不得受潮。同层保温材料的接缝应严密，两层保温材料的接缝应错开，保温材料的接缝不得设在热电偶测温点附近。容器上的各种接管、底座均应保温。在热处理之前要将设备上其他开孔用保温材料包裹，以避免不必要的热量损失。

已完工待运的压力容器

所有与压力容器筒体相焊接的部件在设备热处理前均应与筒体焊接完毕，待检查合格后方能进行热处理。

压力容器底座或支撑点必须能随设备滑移，以适应升温过程中热膨胀造成的设备撑长滑移。

热处理不能在转胎或道木上进行，以免遭到高温损坏。