裂解炉乙烯工业2017,29(2) 46 ~48
ETHYLENE INDUSTRY 裂解炉对流段模块设计、制造探讨 刘敬坤
(中国石化工程建设有限公司，北京100101)
摘要：列举了裂解炉对流段模块在设计、制造过程中的关键环节，并对其在设计、制造过程中的关 键因素、关键控制点及易出现的相关问题，进行了简要阐述和探讨。针对裂解炉对流段模块运至现场后 常出现的问题，提出了具体建议和改进措施。为更好地控制裂解炉对流段模块制造质量，对制造商提出
了具体要求。水塔
裂解炉炉本体分为对流段和辐射段两大部 分，对流段是裂解炉核心部件之一。对流段的主 要作用是利用烟气余热，对原料进行预热、汽化并 过热至横跨温度，同时用来过热超高压蒸汽和预 热锅炉给水，也可用来过热稀释蒸汽。
目前，裂解炉对流段采用的模块化设计、制造 技术的最大优点是模块在加大了工厂预制工作量 的同时，减少了建设现场的高空作业和交叉作业 量，使施工现场的安全性得以提高，并能合理、有 效地保证施工进度和施工质量等。本文将针对对 流段模块在设计、制造中的关键点进行初步探讨。
1裂解炉对流段模块设计
一般而言，每个对流段模块（过渡段除外）通 常由带管板的对流段盘管、钢结构、衬里（含锚固 件）和弯头箱4部分组成。下面将对流段模块在 设计过程中各关键环节中的关键因素进行简要探 讨。
1.1对流段盘管
对流段盘管的设计应重点考虑以下几点：
1)根据设计温度和设计压力，对受压元件（包 括翅片）进行选材;2)通过计算，确定受压元件的 壁厚-3)确定中间、末端管板的结构型式和材质;
4)确定中间、末端管板支撑的结构型式和材质。1.2对流段钢结构
对流段钢结构设计应主要考虑以下几点：
1)确定模块间柱头的连接型式;2)确定模块 间的连接型式和螺栓布置;3)确定模块下部拉杆 的结构型式和布置。
1.3对流段衬里
对流段衬里（含锚固件）设计时，应主要考虑 以下几点：
1)通过传热计算确定每个模块的衬里结构型 式和相关尺寸;2)根据不同衬里结构和尺寸确定 锚固件的型式、尺寸和布置;3)确定折流块的结构 型式和尺寸。
1.4对流段弯头箱
对流段弯头箱的设计应主要考虑以下几点+信号采集系统
1)根据模块分界面和对流盘管出人口位置等 因素，对弯头箱进行分块;2)通过传热计算确定每 个模块弯头箱衬里的结构型式和尺寸;3)根据不 同衬里结构和尺寸确定锚固件的型式、尺寸和布 置;4)确定对流盘管出人弯头箱开孔的结构和密 封型式。
因组成对流段模块的4个相关部分之间存在 高度关联性，故在模块设计过程中，各部分之间应 统筹考虑，相互对应。
收稿日期!2017 - 02 - 06 &修改稿收到日期!2017 - 04 - 06。
作者简介!刘敬坤，男,2000年毕业于中国石油大学（华东）化工设备与机械及管理工程专业，工学和管理学双学士学位，长期从事工业炉设计及管理工作，已发表论文3篇，现任工业炉 室副主任，高级工程师。
第29卷刘敬坤.裂解炉对流段模块设计、制造探讨•47 •
2裂解炉对流段模块制造
对流段模块的制造过程较为复杂，下面将针 对其在制造过程中各关键环节中的关键点进行简 要探讨。
2.1钢结构
对流段钢结构成品质量和制造精度，直接关 系到模块运抵现场后能否成功安装及准确就位。而钢结构制造过程中的变形控制和尺寸公差控制 相对模块制造而言则是不可或缺的重要一环，关 键控制点如下+
1)钢结构预制胎具尺寸精度;2)焊接反变形 及焊后调平;3)尺寸公差，包括：模块的长度、宽度 和对角线长度公差，各吊点间的长度、宽度和对角 线长度公差，以及壁板的平面度和立柱的垂直度公差。
2.焊接管板敌对边缘
对流盘管支撑用焊接管板的材质多为奥氏体 不镑钢，由于管板上的开孔数量较多，孔与孔的间 距相对较小，且奥氏体不镑钢材质的强度大，冷作 硬化反应强，因此，焊接工作量和难度也较大，其 关键控制点如下：
1)开孔公差和精度;2)焊接变形。
管板的切割及开孔，建议采用可编程的自动 化等离子切割机。
2.3铸造管板、托架
对流盘管支撑用铸造管板、托架位于烟气的 高温区，主要材质为高合金材料，其形状较为复 杂，且为承载部件，其关键控制点如下+
1)原材料的质量，如除杂、脱氧J兑硫情况等-
2)原材料的化学成分;3)铸造缺陷;4)铸造公差。
2.4翅片管
翅片管制造质量的好坏，将直接影响到盘管 的使用寿命，其关键控制点如下+
1)翅片的焊着率;2)翅片与基管焊接的拉脱 强度;3)翅片与基管焊接的熔深;4)翅片缠绕范围 内的停机接带次数;5)翅片尺寸偏差。
2.5不锈钢弯头推制
当采用推制不镑钢弯头时，常用的制作方法 是采用热推制工艺，但目前采用冷推制成型工艺是新的发展方向，其关键控制点如下+
1)弯头的外型尺寸和偏差;2)弯头的弯曲曲 度;3)壁厚应达到设计要求的最小应力厚度;4)不 对金属结构造成伤害。
2.6盘管焊接预制
对于低合金钢炉管，由于其脆硬性较大，可焊 性较差，故对其焊接条件提出了较高的要求，其关 键控制点如下+
1)焊工资格认证和技术水平;2)奥氏体不锈 钢、低合金钢炉管的根部焊道，应采用钨极惰性气 体保护电弧焊（G T A W);3)对低合金钢而言，应对 其进行焊前预热、层间温度控制和焊后热处理，以防止产生焊后裂纹;4)合金钢、不镑钢、异种钢焊 接的焊缝进行P M I检测;5)无损检测。
2.7衬里施工
一般而言，对流段衬里有两种结构型式：陶瓷 纤维制品+隔热耐火砖；陶瓷纤维制品+浇注料。为确保衬里的施工质量，应对隐蔽工程进行重点 检验，并保留详细检验记录（包括照片）。下面将 对衬里的两种结构型式分别进行探讨：
2.7.1陶瓷纤维制品+隔热耐火砖结构
通常情况下，此衬里结构采用立式施工方式，即在侧墙板立起的状态下进行隔热耐火砖的砌 筑，其关键控制点如下：
1)确保穿砖杆的强度和直线度要求符合设计 文件规定;2)托砖板应调水平，且平面度应满足设 计文件要求;3 )对有可能影响衬里最终施工质量 的尺寸、偏差和性能指标应严格检查，如：隔热耐 火砖的外形尺寸、累计偏差、穿砖孔的位置和尺寸 偏差等，严禁使用有缺陷或外形尺寸不合格的隔 热耐火砖。
2.7. 2陶瓷纤维制品+浇注料结构
此衬里结构的关键控制点如下：
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1)确保浇注料均匀捣实，不允许有空洞等缺 陷;2)对衬里厚度的不均匀性进行严格控制;3)对 折流块形状和位置进行重点检查;4)保证上下模 块的结合面平整。
2.8 穿管
应在侧墙和管板组装就位、模块外形尺寸检
•48 •乙烯工业第29卷
查合格并符合要求后进行穿管。在穿管过程中，其关键控制点如下：
1)不得对衬里造成破坏;2#防止对翅片管和 光管表面造成损坏;3 #穿管结束后，应检查并确认 管板位置。
监控备用电源3对流段模块运至现场后常出现的问题
对流段模块制造完毕运至施工现场后，时常 发现一些问题，下面仅举几个常见事例：
3.1包装运输架与对流段模块直接焊接
包装运输架与对流段模块直接焊接，如图1所示。现场最直接的处理方法是用火焊切开，之 后用大锤
敲掉。这会导致模块钢结构局部受热、产生有外力引起的变形，过度的敲击将对衬里产 生不良影响，甚至破坏衬里，同时还会延长吊装时 间，增加费用。建议：利用模块连接面的螺栓孔与 包装运输架进行固定。
图$包装运输架与对流段模块直接焊接
3.2管板及其支撑处的衬里缝隙较大
管板及其支撑处的衬里缝隙较大（见图2)，将导致在裂解炉正常操作运行时，此处壁温较高。
图2管板及其支撑处的衬里缝隙
建议：模块供应商在严格按照设计文件要求进行衬里施工的同时，应加强对施工质量的控制 和管理；模块运抵现场后、吊装就位前应对可视 范围内的衬里进行仔细检查，发现问题及时整改。
3.3水压试验后，对流盘管内未吹扫干净
模块运至现场后，发现盘管内有积水。
建议：模块制造商在水压试验完成后，应将水 排放并吹扫干净，以避免此问题的发生。
单相计数器3. 4模块承载柱与辐射段承载柱位置存在偏差
第一个模块运至施工现场并吊装就位时，常 常发现模块承载柱与辐射段承载柱的位置存在一 定偏差。此问题主要原因为：辐射段承载柱是由 施工单位在现场完成，而模块承载柱是由模块制 造商在工厂完成，两者承载柱的安装尺寸均与设 计的理论值存在一定的偏差，相对而言，模块的偏 差较小。
建议：施工单位在辐射段钢结构的制造过程 中，采用精准定位及采取有效地焊接反变形及焊 后调整措施。
4结语
裂解炉对流段模块制造质量的好坏，将直接 影响到其在现场能否顺利吊装就位，也将影响到 裂解炉能否长周期稳定运行和使用寿命。因此，在对流段模块设计、制造、运输、吊装过程中，任一 环节都应引起高度重视。
同时，为更好地控制对流段模块质量，对模块 制造商提出以下几点要求：
1#加强对隐蔽工程的检查。
2 #采取有效措施防止盘管在模块运输过程中 产生窜动。
3)包装运输架的设计，应有效防止模块在运 输过程中发生损坏和变形，并应统筹考虑能为模 块的现场吊装提供方便。
4#针对可能出现的安装偏差，应事先准备好 详细的、切实可行的调整方案。
5)采用三维软件对模块进行车间预制，对现
场安装进行仿真模拟。
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