波纹管膨胀节在烟气能量回收系统的应用

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1、波纹管膨胀节在烟气能量回收系统的应用综述石油化工设备技术,2006,27(2)?5O?Petro-ChemicalEquipmentTechnology波纹管膨胀节在烟气能量回收系统的应用杨锦明(巴陵石化有限责任公司烯烃事业部,湖南岳阳414014)摘要:对烟气能量回收系统波纹管膨胀节的选型及特性作了较全面的阐述.分析了膨胀节形式的选择及合理布置对保护机组和余热锅炉安全运行的重要性;对出现的影响装置安稳运行的膨胀节玻损及腐蚀泄漏问题,提出了技术防护措施.关键词:波纹管膨胀节;烟气能量回收系统;裂纹;高温蠕变;露点腐蚀;防护措施中图分类号:TE969文献标识码:B文章编号:1006—

2、8805(2006)02—0050—05巴陵石化有限责任公司ARGG装置采用中国石化集团石油化工科学研究院的具有国际先进水平的ARGG专利工艺技术,该工艺沉降再生器同轴,单段再生.该装置由中国石化洛阳工程公司设计,1998年6月建成投产.2001年通过技术扩能改造,由完全再生改为常规再生技术,同时采用了MGD专利工艺技术,将原装置催化处理能力由0.8Mt/a提高到1.2Mt/a.沉降再生器是催化裂化装置的核心设备,操作介质为油气,烟气,催化剂;再生器产生的烟气(一组操作数据为:COl3.0,o22.0,co5,so20.02,N271.179/6,HO8.81),由七组两级旋风分离

3、器进行催化剂分离,再经第三级旋风分离器后进一步分离催化剂.出三旋后,一路温度为690～710℃的烟气进烟机,后回到烟道;一路经双动滑阀降压后送至烟道;另外还有一路平衡烟气由三旋到催化剂回收罐至四旋,临界流速喷嘴限流返回到降压孔板后再进烟道.这时由三股烟气汇合至烟道的烟气温度约550℃.由于烟气中含有CO,通过CO焚烧炉及模块式余热锅炉发生3.5MPa蒸汽.由于该再生烟气系统中烟气轮机可回收动力热能,余热锅炉可回收显热热能,又称该系统为烟气能量回收系统.2波纹管膨胀节运行安全的可靠性分析膨胀节的用途决定了它必须兼有一定的强度,较大的柔度和较高的抗疲劳性能.因此其中波纹管的设计只能采用

4、薄壁,多层结构.在工况条件下运行的波纹管是一个典型的低循环高应力构件,其波峰,波谷的局部已进入塑性,由于波纹管为一薄壁挠性元件,在高应力状态下工作,是管系中最薄弱的部位,因而波纹管膨胀节的安全可靠性成为最为人们关心的问题.波纹管膨胀节之所以能够在石化行业中得到广泛应用,是由于波纹管膨胀节可以较好的在设备运行过程中吸收高温变形,具有良好的补偿能力,可靠性高,是作为保护设备安全运行的重要手段;同时,波纹管膨胀节不存在密封性能随位移循环而降低的问题.波纹管膨胀节是由金属波纹管和构件组成的具有伸缩功能的器件,它能够补偿管道的热变形,机械变形和吸收各种机械振动,起到了降低管道变形,减少振动和

5、降低噪音,以及保护环境及提高管道使用寿命的作用.波纹管膨胀节的可靠性是通过设计,制造,安装,运行管理等多个环节保证的,任何一个环节的失控都会导致膨胀节寿命的降低甚至失效,因此,必须在各个环节严格把关,以确保膨胀节的安全可靠.2烟气能量回收系统用波纹管膨胀节应用概况及失效原因分析2.1应用情况(1)烟气能量回收系统动力能回收部分温度为700℃的再生烟气经三旋后至烟机膨胀作功,驱动主风机组.烟气出烟气轮机后经水收稿日期:2005-10-20作者简介:杨锦明(1963一),男,湖南浏阳人.1983年毕业于湘潭大学机械系,1990年获工学硕士学位,高级工稃师长期从事炼化企业的设备制造,检修

6、安装,防腐和设备管理工作,现任巴陵石化有限责任公司烯烃事业部副总工程师.第27卷第2期杨锦明.波纹管膨胀节在烟气能量回收系统的应用封罐进入烟道,温度降至550~C的再生烟气去余热锅炉,如图1所示.图1三旋至烟气轮机烟气管道示意1,2,3一单式铰链型膨胀节;4,7～摆式支架;5一高温闸阀;6一高温蝶阀;8,l0复式万向铰链型膨胀节;9一压力平衡型膨胀节;11一单式轴向型膨胀节炉三旋至烟气轮机段,设计温度700℃,设计压力0.25MPa.管道采用"L"形布置,设置有四个膨胀节,单式铰链型1,2,3,复式万向铰链型膨胀节8;这种膨胀节选型和布置可以吸收较大的多方向的热位移.烟气轮机出口温

7、度560℃,设计压力0.01MPa,为吸收烟气轮机的出口热位移及维持压力平衡,使设备所受的载荷减至最小,设置有压力平衡型膨胀节9;为吸收水封罐,烟道间的热变形,设置了复式万向铰链型膨胀节10,单式轴向型膨胀节11.这些膨胀节的选材见表1.表1三旋至烟气轮机段烟气管道膨胀节的选材波纹管位号类型筒节材质备注材质1,2,3单式铰链型0Crl8Nil2Mo2Ti3】5复式万向铰链80Crl8N_]2Mo2Ti3l5型膨胀节压力平衡型90Cr18Ni9Ti3l5膨胀节复式万向铰