查日松

（金陵石化烷基苯厂)

脱氢加热炉炉管变形原因的分析

查日松*

（金陵石化烷基苯厂)

对在用的脱氢加热炉炉管的变形情况进行分析，对各种导致炉管变形的因素进行筛选，排除不成立的因素，找出导致炉管变形的真正原因。

加热炉 炉管 吊架 平衡锤 受力分析 高温

1 炉管故障现象

某脱氢加热炉在使用过程中发现54根炉管中有2根存在变形情况，炉顶部对应的平衡锤坠落。正常状态下炉管在南北方向是对称分布的，但这2根炉管却向北方侧倾。

2 加热炉概况

该脱氢加热炉炉管中流动的介质包括氢气和烷烃，氢气的质量百分含量13.97%，烷烃的质量百分含量86.03%，氢气流量13 458 kg/h,烷烃流量82 858 kg/h，操作时入口温度430℃，出口温度500℃，入口压力0.25 MPa，出口压力0.155 MPa，操作负荷7.032 MW，炉膛有效加热面积309 m2，炉管程数54路，炉管根数108根，炉管规格Ø89 mm×5.5 mm×(7 739+450)mm， 炉管材质 Cr9Mo， 燃烧器数量7只，炉管平均热强度22 718 W/m2,燃料油消耗量851 kg/h。脱氢加热炉结构如图1所示。

图1 脱氢加热炉

单根炉管结构如图2所示。每程炉管由1个U形管和2根直管组成，其中U形管材质为Cr9Mo。

炉管焊接所用焊条型号为E1-9Mo-15(热707),要求炉管中的U形管部分其圆度不得超过3 mm(即 R=1 800 mm ± 3 mm)。

炉管吊杆系统由炉管吊杆、吊架板和平衡锤等组成。炉管吊杆材料为Cr25Ni20，单件质量26.4 kg。每个平衡锤由4个平衡片组成，每个平衡片质量29.6 kg，材料为铸钢ZG25。每程炉管中单根直管质量87 kg，U形管质量74 kg。

炉管吊架结构由吊杆和平衡锤以及支撑等组成，形成一个杠杆系统，如图3所示。设吊杆所受的拉力为F1，平衡锤的重力为Gp，吊杆的重力为Gg，吊杆离支撑距离为l1=200 mm，平衡锤离支撑距离为l2=400 mm，由力矩平衡有