废热锅炉下 管箱及其内衬刚玉变形协调分析及优化

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1、废热锅炉下管箱与其内衬刚玉变形协调分析及优化王元华，陈明亚，史永红，徐宏。何元章(1．华东理工大学机械与动力工程学院化学工程联合国家重点实验室，上海200237；2．扬子石化烯烃厂，江苏南京211521)摘要：采用有限元分析软件ANSYSY对“浴缸式”急冷废热锅炉下管箱及其内衬刚玉的温度分布和热变形进行了数值模拟研究，通过模拟得出了废热锅炉下管箱壳体与其内衬有4mm左右的热变形间隙，这对刚玉开裂与下管箱的温度场都有较大影响。针对该设备运行过程中存在内衬开裂、简体温度过高、法兰密封失效的问题，提出了对下管箱简体增设加强圈、下管箱内衬刚玉分块和在托板与刚玉之间预

2、留热变形间隙等优化措施，这些措施可以有效改善下管箱壳体与其内衬热变形协调性和下法兰密封性能，具有实际意义。关键词：废热锅炉；内衬；开裂；下管箱；有限元r中图分类号：TQO50．3；TBI15文献标识码：A文章编号：1001-4837(2010)04—0016-06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2010．04．005DeformationCompatibilityAnalysisandOptimizationofDownChannelandItsLinerofWasteHeatBoilerWANGYuan—hua，CHENMing—

3、ya，SHIYong—hong，XUHong，HEYuan—zhang(1．State—KeyLaboratoryofChemicalEngineering，SchoolofMechanicalandPowerEngineering，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China；2．YangziPetrochemica1．OlefinsPlant，Nanjing211521，China)Abstract：Temperaturefield，thermaldeformationoft

4、hedownchannelanditslinerofthe“bathtub—style”TLE(TransferLineExchanger)weresimulatedbysoftwareANSYS．Thesimulationresultsshowthatthereisabout4mmthermaldeformationspacebetweenshellanditsliner，whichhasagreaterim—pactonlinercrackingandthetemperaturefield．Consideringthecrackingofliner，hi

5、Shtemperatureofe·quipment，poorsealingperformance，theoptimizeddesign，suchasstifeningring，sub—blocksoflinerandreserveclearancebetweenthelinerandthesuppo~platesweregiven．Theoptimizeddesignofthispaperisofgreatsignificancetotheimprovementofdeformationcompatibilityandsealinginindustry．Ke

6、ywords：wasteheatboiler；liner；cracking；downchannel；FEM基金项目：上海市重点学科建设项目(B503)·16·第27卷第4期压力容器总第209期构如图1所示，其采用双套管式的换热结构，气体1引言人口通道壁面上设有绝热刚玉内衬。下管箱及法兰材料SA182Gr．F12，CL．2(ASME标准标号)与某炼化公司乙烯裂解装置中的急冷废热锅炉国内的Crl3钢的性能相近(Cr13钢的高温性能工艺参数见表1。高温裂解气进入废热锅炉，对稍差些)，铬含量在13％的合金钢力学及物理性接管、管箱、气体分配器、管板、壳体等受热部件必能

7、如表2所示j。然带来严重的热冲击、热疲劳和高温气体腐蚀，同时散热损失也大大增加。为避免这类高温气体对设备安全运行带来的影响，通常在高温部位采用衬涂耐热隔热材料进行防护。但壳体与衬里是2种不同材料，其热膨胀性能存在差异，通常会导致内衬与壳体之间变形不协调，严重的会使得内衬出现开裂。表1“浴缸式”急冷废热锅炉工艺参数项目壳程管程注：右图为下管箱俯视图，1～7为测温点位置工作介质水、汽裂解气图1废热锅炉下管箱及其内衬结构工作温度(进口)(℃)325．5829．8(NAP)／822．7(AGO)表2铬含量为13％合金钢的力学及物理性能工作压力(MPa)l2．O80．

8、106温度(℃)10o20030040050o60o