14 大型焦炭塔的焊后整体热处理

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1、SEI第二届延迟焦化年会论文（2）大型焦炭塔的焊后整体热处理莫少明1，顾一天2，刘海滨1，傅家仁3（⒈中石化齐鲁分公司胜利炼油厂，山东，淄博255434；⒉中国石化工程建设公司，北京100011；⒊上海傅氏热处理工程有限公司，上海，200231）摘要：介绍了直径达Ø8800mm的两台焦炭塔在国内首次采取燃油法焊后整体热处理的工艺系统及热处理过程，各项数据表明整体热处理效果良好，完全符合设计要求。关键词：焦炭塔整体热处理齐鲁胜利炼油厂新建140万吨/年延迟焦化装置采用一炉两塔工艺，单台焦炭塔直径达Ø8800mm，主体材质为15CrMoR（泡沫段以上部分为15CrMoR＋410S复合板），焦炭

2、塔主要设计参数见表1。为了降低塔体组装应力及焊接时产生的残余应力，防止焊接裂纹的产生；同时为改善焊接接头和热影响区的组织和性能，降低硬度，提高塑性和韧性，根据设计文件和国家现行压力容器有关法规、标准，焦炭塔焊后需进行消应力热处理。以往国内同规格焦炭塔的热处理均采用分段法，现场需搭设一台φ10400mm的组合式小型热处理电加热炉，焦炭塔制造时先采用正装法组对成八段，每段筒节（下锥体的第一段筒节除外）内部的拼接纵、环焊缝在炉内进行热处理，但受炉体限制，每段之间的环焊缝只能在吊装组对后进行电加热局部热处理，共要进行七次炉内热处理、八次电加热局部热处理（含裙座下环缝，但不包括部分接管焊缝），不仅投

3、资大，施工周期长，而且每次采用的近二百只电加热器时常出现烧坏、短路的现象，往往造成热处理效果差、无法完全达到工艺要求的情况。经多次讨论，最后决定采用上海傅氏热处理工程公司提出的塔器立置内部燃油法对这两台焦炭塔进行整体热处理。表1焦炭塔主要设计参数序号项目参数1焦炭塔规格（mm）Ø8800×358372设计壁厚（mm）（22+3）/（24+3）/30/32/36/40/303公称容积m316554焦炭塔材质15CrMoR＋410S(上部)/15CrMoR(下部)5操作介质渣油、油气、焦炭、水蒸汽6设计压力MPa0.357设计温度℃450(顶)/475(中下)/495(底)8金属质量kg254

4、9781整体热处理工艺及计算1.1整体热处理工艺参数整体热处理工艺参数见表2，整体热处理工艺曲线见图1。表2热处理工艺参数序号项目技术指标1恒温温度℃690℃±142恒温时间h23升温速度℃／ｈ50-80（≤300℃时可不予控制）4降温速度℃／ｈ50-80（≤300℃时可不予控制）5升温时的最大温差℃≤1206降温时的最大温差℃≤1207恒温时的最大温差℃≤28注：升温、恒温、降温时的最大温差指最下部至最上部所包客的焦炭塔受热范围内的塔壁外侧金属温度的最大差值。最下部：下过渡段下部对接环缝（焊缝编号：B15）以下150mm；最上部：椭圆形封头开孔N1(钻焦口)管座与接管之间的焊缝以上150

5、mm。1.2整体热处理方法以焦炭塔内部为炉膛，选用0号轻柴油（随气温选用标号）为燃料，焦炭塔外部用保温材料进行绝热保温，通过鼓风机送风和喷嘴将燃料油喷入并雾化，由电子点火器点燃，随着燃油不断燃烧产生的高温气流在塔体内壁对流传导和火焰热辐射作用，使塔体升温到热处理所需的温度。1.3热工计算热工计算参数见表3。表3热工计算参数序号项目参数1保温材料硅酸铝针刺毯2保温材料密度kg／m31203保温材料厚度ｍｍ1204保温层外表面积m2≈8605保温材料重量T126钢材比热KCal／Kg.℃600℃:0.573；700℃:0.6037钢材导热系数KCal／Kg.℃600℃:28；700℃:25.8

6、8保温材料导热系数KCal／Kg.℃600℃:0.0828；700℃:0.0919保温材料比热KCal／Kg.℃0.210环境温度℃011燃料油0号或-10号柴油升温到500℃—700℃期间，升温速度接50℃/h时的热处理耗热量计算结果见表4。表4热工计算表速率烟气单位时间耗油量时间单位耗油量10000Kcal/h8℃/h℃BKg/h流量L/hQ1Q2Q3Q4Q5Q6总耗热量50700786.6954.64158350.621924.512.5804.6表中：Q1-塔体壁板升温所需热量Q2-塔体壁板与保温层的传热损失Q3-保温层的蓄热损失Q4-炉废气带走的热量Q5-燃料化学不完全燃烧损失的

7、热量Q6-燃料机械不完全燃烧损失的热量B-燃料油的用量本次热处理采用YQ-A-1600型燃烧器，其最大燃烧能力产生的热量为1.6×106kcal。由表5可知，塔体热处理时能满足供热要求。2整体热处理工艺系统热处理工艺系统由燃油、供油、温度测量、排烟系统和动态测量组成。2.1燃油系统燃烧器与焦炭塔底部的管口法兰，采用过渡法兰和临时螺栓连接。利用一套微机系统对热处理过程进行智能化控制，以满足工艺要求，燃料采用-10号柴油（按