裂解炉稀释蒸汽管道膨胀节故障原因分析及消缺措施.pdf

裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂解解解解解解解解解解解解炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉乙 烯 工 业()裂解炉稀释蒸汽管道膨胀节故障原因分析及消缺措施任崇欣 余德江 王俊杰 倪 涌 马 俊(中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司 新疆 独山子)摘 要:独山子石化公司乙烯老区 号裂解炉在运行中通过横跨温度、炉管温度等工艺参数的差异排查发现 组稀释蒸汽管道上的膨胀节波纹管过度拉伸严重超出设计范围同时导流筒严重变形堵塞管道不仅影响管道通量若不能及时发现膨胀节处可能发生断裂、物料泄漏的生产事故严重影响装置的平稳运行 为彻底解决膨胀节对裂解炉运行的影响通过对工艺管道应力的重新核算及增加部分弹簧吊架、支撑将膨胀节更换为直管段消除了裂解炉因膨胀节变形导致的运行隐患关键词:乙烯装置 膨胀节 导流筒 应力变形 消缺措施 中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司乙烯老区 号裂解炉为 年装置扩建时新增的 型裂解炉 组稀释蒸汽进对流段前每组稀释蒸汽管道设置 套膨胀节 年由于第二组稀释蒸汽管道上的膨胀节内导流筒脱落堵塞管道导致第二组稀释蒸汽流量低炉管结焦速度增加 因膨胀节无法维修对 组稀释蒸汽管道上的共 套膨胀节进行整体更换 年 月再次发现膨胀节变形严重且导流筒变形堵塞管道影响装置安全运行 经过对稀释蒸汽的管道应力的核算重新对管道支撑进行安装后将膨胀节更换为直管段消除了膨胀节故障给装置带来的隐患 稀释蒸汽膨胀节故障处理 年 月在 号裂解炉(以下简称 号炉)检修后升温高备时第四组横跨温度由 快速升至 较其它 组高出 现场炉管测温第四组二程管温度较其它 组炉管温度高约 为降低第四组横跨及炉管温度通入稀释蒸汽 稀释蒸汽通入后发现第四组稀释蒸汽调节阀开度达 后流量计显示仅为 /(正常情况下稀释蒸汽调节阀全开流量约为 /)横跨温度由 降至 但仍比其它 组高 同时现场炉管测温比其它组高 检查辐射段压力发现第四组辐射段压力为.其它 组辐射段压力分别为.、.和.与第四组稀释蒸汽进料量低相对应检测第四组稀释蒸汽进对流段前压力为 其它 组稀释蒸汽进对流段压力约为 对第四组稀释蒸汽调节阀后压力进行检查发现调节阀后压力较进对流段前压力高说明调节阀处未堵塞 从稀释蒸汽进对流段前压力对比及稀释蒸汽调节阀后压力判断:第四组稀释蒸汽管道堵塞在膨胀节处或存在异物堵塞在稀释蒸汽调节阀与稀释蒸汽进对流段前之间管道为查明管道堵塞原因将 号炉进行降温停炉对稀释蒸汽进对流段前膨胀节割除检查发现:第一和第四组稀释蒸汽管道的膨胀节上、下游导流筒第三组稀释蒸汽管道的膨胀节下游导流筒变形严重导流筒缩成一团堵塞管道 第 组稀收稿日期:修改稿收到日期:作者简介:任崇欣男 年毕业于辽宁石化化工大学化学工程与工艺专业工学学士主要从事工艺技术管理工作高级工程师 第 卷任崇欣等.裂解炉稀释蒸汽管道膨胀节故障原因分析及消缺措施 释蒸汽管道的膨胀节上游导流筒正常下游导流筒轻微变形 第一、三、四组稀释蒸汽管道上的膨胀节拉伸变形严重膨胀节设计最大形变长度为 但第一、三、四组稀释蒸汽管道的膨胀节中最大形变长度达 膨胀节变形严重若不及时发现物料长时间冲刷可能导致膨胀节波纹管处断裂引发生产事故 膨胀节导流筒变形情况具体情况见图 图 图 第一组稀释蒸汽管道膨胀节形变情况图 第三组稀释蒸汽管道膨胀节形变情况图 第四组稀释蒸汽管道膨胀节形变情况 膨胀节导流筒变形原因分析针对 号炉第一、三、四组稀释蒸汽管道膨胀节过度拉伸、导流筒变形严重原因从设备、工艺操作及膨胀节运行情况进行具体分析.膨胀节运行情况在 年 月 号炉蒸汽高备期间发现 号炉第三、四组稀释蒸汽管道上的膨胀节处发出刺耳的异响 对 号炉稀释蒸汽管道上的 套膨胀节检查发现 套膨胀节均有不同程度的拉伸变形且第一、三、四组稀释蒸汽管道的膨胀节拉伸变形严重其中第三组稀释蒸汽管道的膨胀节实际拉伸长度约 远超过膨胀节设计值 膨胀节为不锈钢材质导流筒为厚度 的不锈钢材质 在膨胀节拉伸超过导流筒长度时膨胀节导流筒失去导流作用管道内物料高速流动时导流筒边缘会高频振动在膨胀节波纹管与导流筒之间物料形成湍流这些是造成运行过程中膨胀节处异响及震动现象的原因.膨胀节类型变更的影响 年 号炉因第二组稀释蒸汽进料流量低裂解炉炉管结焦严重运行时间短停炉检修检修中发现第二组稀释蒸汽管道的膨胀节波纹管导流筒脱落堵塞在稀释蒸汽与物料混合三通处由于膨胀节已运行 且无法维修对 组稀释蒸汽管道的 套膨胀节进行整体更换 运行 后出现了膨胀节波纹管处过度拉伸变形导流筒变形堵塞管道的问题 与原膨胀节对比发现:原膨胀节型式为约束型但更换后的膨胀节为无约束型导致在使用过程中膨胀节受力超出自身可承受应力致使膨胀节波纹管过度拉伸、变形.导流筒变形故障排查膨胀节导流筒的形变造成物料流量的变化对物料流量变化反应较明显的是裂解炉横跨温度 根据横跨温度的变化排查膨胀节导流筒形变的情况在 号炉第四组稀释蒸汽管道的膨胀节堵塞情况出现前对 号炉横跨温度、清焦风流量、压力、进料扫线流量、辐射段压力等参数进行排查排查结果如下:)年 月 日 组横跨温度均出现上涨情况但第四组横跨温度持续上涨最终横跨温度由 上涨至 比其它 组最多高 其它 组横跨温度在上涨后又下降并恢复正常 于此同时清焦风量(标准状态)由 /突然降低至 /压力上涨 清焦风压力、流量波动与横跨温度波动时间一致 说明此时第四组稀释蒸汽管道膨胀节导流筒变形堵塞导致管道流通量突然降低)第一组稀释蒸汽管道的膨胀节导流筒变形 乙 烯 工 业第 卷原因排查在 年 月 日 号炉烧焦末期出现了第一组横跨温度由 上涨至 、辐射段压力由 下降至 清焦风压力升高、流量(标准状态)由 /下降至/的现象 判断是第一组稀释蒸汽管道的膨胀节导流筒出现变形堵塞管道的问题)第三组稀释蒸汽管道的膨胀节导流筒变形严重原因排查 年 月 日 号炉烧焦完毕后投用进料扫线时出现了第三组横跨温度由 上涨至 、辐射段压力由 降低至 清焦风流量(标准状态)由 /降低至 /的现象 初步判断第三组稀释蒸汽膨胀节导流筒出现了变形堵塞管道的问题 号炉第一、三、四组稀释蒸汽管道的膨胀节导流变形堵塞管道发生前、后清焦风总量变化进行统计见表 表 清焦风总量统计标准状态/膨胀节位置堵塞前清焦风流量堵后清焦风流量清焦风变化量时间运行状态第一组 投用稀释蒸汽第三组 烧焦末期第四组 投用进料扫线 从表 可看出:在第一、三、四组蒸汽管道上的膨胀节发生堵塞后清焦风总量逐步下降且变化量不同也说明 组稀释蒸汽管道的膨胀节导流筒也是逐步发生形变且变形程度存在差异结合膨胀节类型的变更、膨胀节现场运行情况及导流筒变形时间对膨胀节变形原因分析如下:由于 号炉 组稀释蒸汽管道上的膨胀节在更换时新膨胀节类型与原膨胀节类型存在差异导致在使用中膨胀节过度拉伸、变形膨胀节内导流筒长度无法完全覆盖波纹管 流筒的作用是保持管道介质平稳流动不让介质直接冲刷或冲蚀波纹管 但安装导流筒后介质会直接冲刷导流筒在裂解炉烧焦末期或稀释蒸汽备用时管道介质流量增大在导流筒与波纹管之间形成湍流造成导流筒振动及高频异响最终导致变形 同时在裂解炉升降温时由于导流筒已经发生形变波纹管与导流筒回缩量不同步造成导流筒受力过大、再次发生形变最终加剧了导流筒缩聚一团、堵塞管道 膨胀节故障消除措施由于 号炉稀释蒸汽管道的膨胀节变形严重且无法修复 在设计院对工艺管道进行应力分析、对应力建模模拟后提出将膨胀节更换为直管段并对稀释蒸汽管道弹簧支撑载荷重新选型让整个系统的受力重新分配并在炉管嘴处增加了导向限位支撑 将 号炉稀释蒸汽管道膨胀节更换为直管段、更换管道弹簧支撑、安装限位支撑后稀释蒸汽管道在裂解炉升、降温和运行过程中各位移参数正常系统运行平稳 结语膨胀节作为补偿因温度差与机械振动所引起的附加应力是常用于化工管道上的一种挠性结构 膨胀节在使用中常受到应力影响造成过度形变及物料冲刷而减薄因膨胀节无法维修和检测若不能及时发现膨胀节的异常会造成重大安全事故 号炉稀释蒸汽管道的膨胀节因选型问题造成膨胀节过度拉伸、导流筒形变的缺陷严重影响了乙烯装置的安全运行 在对稀释蒸汽管道应力重新核算后将膨胀节更换为直管段、并对管道支撑重新计算并设计消除了生产运行隐患确保了裂解炉的平稳运行基础?