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煤液化减压塔衬里脱落分析及应对措施

文档作者：日大伟文档来源：中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司		点击数：	更新时间： 2022年08月27日
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3．1设计缺陷
由于煤液化装置在设计时无可借鉴的成型设计，也没有具
体的或者是成熟的装置参考，对于装置的产品分布及细节方面
仍处在理论计算阶段。
首先减压塔的设计尤其是其底部并不适应现在的煤液化生
产要求。原始设计中减压塔的容积尤其塔底部分较小，在装置运
行出现波动的情况下塔底液位很容易达到上限，甚至超过要求
操作液位。塔底液位高，占据塔内空间较大，减压塔减料量在
300t／h左右，经过减压后闪蒸体积相应增大，从而导致气相空
间不足，汽液固三相混合体产生涡流，导致剧烈震动，从而导致
衬里脱落。减压塔在运行周期内满液位操作多的情况下，衬里脱
落的面积较大，在减三集油箱内沉积的固体颗粒也较为严重，从
而也能说明满液位的程度，反之亦反。
这种情况在2012年大检修中体现的最为明显。2012年3
月份的小修中发现在减压塔进料分布器内壁末端衬里脱离近
7m ；2012年8月份中修中发现在进料分布器内壁脱落近22m 。
这两次检修都是衬里整块脱落较多，锚固钉被拉断。另外B区循
环分布器底部支撑脱焊8处，可以反映出塔内振动的剧烈程度。
图2衬里脱落状况图
3．2入口处高流速和流体变向对衬里的影响 ‘
在煤液化减压塔入口介质流速较高，达到音速，且介质固含
量高，对塔入口衬里的冲击磨损较大，所以在减压塔入口部位衬
里设计厚度比其他部位要厚。加厚设计应对高流速下高固含量
介质的冲击，如图1中所示的A区。此部位在2009年至2011
年检查过程中均发现部分脱落。
另外一个脱落部位是A区和B区的衔接部位，由于流体变
向由直线变为切向，且正对介质冲击方向，此处部位衬里冲刷较
为严重。在几年的检修过程中都发现有脱落的情况。
3．3衬里锚固钉存在的问题
煤液化减压塔内单层高耐磨衬里锚固钉采用中5．Omm和
中6．Omm“V”型锚固钉型式(见图3)。在历年的检修过程中均发
现锚固钉被拉断和焊点被拉脱的情况，尤其是在大面积衬里脱
落中表现的尤为明显。出现锚固钉被拉断和焊点脱焊的情况证
明锚固钉在此工况选用的强度较低出现断裂情况。焊点脱焊的
情况也较多，由于“V”型锚固钉焊接部位与器壁接触点小，采用
点焊方式焊接在器壁上，所以出现振动较大的情况下，被拉断和
脱焊的可能性非常大。说明了现有的锚固强度不能满足要求。
除了锚固钉型式问题外，锚固钉单位面积内数量较少，在原
有衬里施工中9O个／m 。在减压塔的振动环境下，衬里的支撑
点较少，强度不足导致锚固钉有些被折断或者焊点部位被拉脱。
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维护与检修
继续这种恶性环境衬里其他锚固钉支撑点很容易被拉断导致衬
里整块脱落。说明现有的锚固钉数量不能够满足使用要求。
锚固钉在原有脱落衬里中的焊接与器壁不垂直，有的锚固
钉甚至倾斜较为严重。锚固钉高度不够，局部衬里料较厚，运行
一段时间后容易出现“起拱”和“中空”的现象。此种情况相对较
为隐蔽，在检查过程中需要认真反复多次检查，验证。在历次的
检修中发现独有此情况存在。将衬里拆除后发现锚固钉倾斜状
态。说明锚固钉的施工存在问题，虽然不会直接影响衬里的寿
命，却是影响平稳运行的隐患。
3．4衬里在施工过程中所存在的缺陷
衬里的传统施工方法为人工振捣方式，受人员素质影响较
大。在2012年检修过程中B区进料分布器内壁脱落衬里出现明
显分层的现象，底层约有10mm左右，出现这样的情况的原因是
振捣不实导致。因为振捣施工是分层进行，底部振捣较实和塔壁
接触较为紧密，再向上振捣时较松出现分层，导致衬里脱落。原
因是分层施工和振捣不实。
3．5操作对衬里运行的影响
减压塔衬里状态受运行操作影响很大。经过几年操作的摸
索，发现减压塔操作对衬里的影响规律，其中影响最大的是塔底
的满液位操作。满液位操作受制约因素较多，一是操作人员的操
作水平；二是下游设备的平稳运行。
4解决衬里脱落的应对措施
针对以上衬里脱落原因，采取以下应对措施：
(1)在设计上重新核算减压塔负荷，尤其是针对气相负荷
过大和停留时间不足的问题，对减压塔塔底部分进行扩能，使减
压塔内的运行环境平稳，避免因塔底设计过小出现满液位，防止
振动导致衬里脱落。
(2)减压塔人口处衬里和人口与分布器衔接部位衬里受冲
刷磨损的严重，所以无论在厚度上还是在施工上都要严格执行
预定的方案，保证衬里的抗磨损能力。根据物料的磨损特点，对
于磨损较大的部位采用A级耐磨衬里原料，厚度也要比其他位
置厚。对于磨损相对较低的位置采用B级耐磨衬里原料，厚度也
相应减小。这样既能够满足隔热耐磨的要求，又减少了投资。
(3)改进锚固钉型式，增强锚固钉强度。考虑到原“V”型锚
固钉的缺陷，在2010年检修中我们使用“燕尾式”锚固钉(见图
3)。一是在水平两端各伸出10mm水平爪，以增加锚固钉和衬里
的接触面积。二是锚固钉底部由原“V”型锚固钉点接触改为底
部水平15mm 的线接触，焊接时采用双面满焊，增强锚固钉与器
壁焊接强度。三是锚固钉加粗至中6．5ram。采用改进型锚固钉
修补过的衬里没有出现过衬里脱落和锚固钉拉断的缺陷。
在改进了锚固钉型式结构的同时，单位面积锚固钉数量也
增加到了150～200个／m 。从而弥补了部分锚固钉被折断拉脱
导致衬里整块脱落的情况。新旧锚固件对照见图4．
锚固钉焊接必须垂直容器器壁，不得出现倾斜的现象发生。
石油化工建设2014．03 f 89
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维护与检修
图3 锚固钉示意图 图4新旧锚固钉对比照片
锚固钉错落有致均匀分布。
(4)针对在施工过程中所存在的问题，一定要严格按照制
定的施工方案执行。加强施工前作业人员技术培训，加强施工过
程的监督控制，在振捣过程中不得出现分层现象，在找平过程中
不能出现光滑平面。改变施工方法，以喷涂法替代喷涂法施工的
衬里磨损率要稍高于振捣法施工的衬里，振捣法施工的衬里耐
磨性为2～3cc喷涂法的为4～5cc。
(5)衬里的养护与烘干也是不容忽视的重要环节。无论是
在衬里的初始施工阶段还是在衬里检修的修补阶段，在衬里的
施工末尾阶段非常重要，应该周密安排，科学布置。烘干必须按
照材料供应商提供的烘干曲线严格控制。在初始升温阶段不宜
过快，否则会造成衬里内部水分不能顺利的排出，导致衬里爆裂
和剥离脱落，恒温时间不能过短，后则衬里水分排除不完全，从
而影响衬里的质量和使用寿命。
(6)针对运行操作出现的问题，要求操作人员严格执行操
作规程要求，严格控制塔的各操作参数；同时还要制定好相应的
(上接84页)值计算公式
N=I．2NG+I．4NQ=14．493 kN。
5．5立杆的稳定性计算
。= ≤ [tq
应急预案，针对满液位等异常情况处理迅速得当，使减压塔平稳
运行，同时不影响下游设备的运行。
5结论
单层高耐磨衬里在煤液化减压塔使用以来A级衬里料耐磨
性能能够适应工况要求。影响操作的主要问题在于衬里的脱落。
经过几年的摸索和研究，减压塔脱落的面积越来越小，由原来脱
落几十平方米到现在的几平方米，2013年检修时只有lm。左右。
衬里的脱落是一个较为复杂的问题，既有设计和施工问题，
也有操作的问题。经过对脱落原因分析，通过对衬里在减压塔内
运行条件的改善，衬里结构的不断优化，最终找出满足煤液化装
置现阶段生产要求的衬里。
参考文献
1付春辉．催化裂化装置衬里损坏情况分析对策．石油化工设备技术，
2010，31(5)：
2周权伟．催化裂化设备衬里损坏原因分析及改造措施．石油化工与
经济，2012，28(2)．
3 GB 50474—2008隔热耐磨衬里技术规范
4 SHT 3609-201 1石油化工隔热耐磨衬里施工技术规程
5冯清晓闫涛我国炼油化工装置隔热耐磨衬里技术与国外的差异石
油化工设备技2012，33(3)
6刘富超张俊玲隔热耐磨单层衬里施工技术甘肃科技2007，23(6)
(收稿日期：2014—01—24)
(3)在施工过程中，技术和安全管理人员要实施监控，确保
设计方案不折不扣的落到实处，对搭设材料也要严格检查、验
收，严禁未经验收或验收不合格的材料投入使用，从源头上控制
施工质量，确保施工安全；
(4)精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中
立杆的稳定性计算公式：
立杆计算长度Lo=kluh=1．155 X 1．700 X 1．500=2．945m；
Lo／i=2945．250／15．900=185．000：
由长细比Lo／i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数
① =0．209 t
钢管立杆受压强度计算值：0=14492．760／ (0．209 X
424．000) 163．546 N／ram ；
立杆稳定性计算o=163．546 N／ram 小于[f]=205．000，
满足要求。
6施工控制要点
(1)依据建设部关于印发()苞险陆较大的分部分项工程安
全管理办法 的要求，认真编脚手架搭设专项方案，经总包组织
专家论证后组织实施；
(2)脚手架搭设前，严格落实技术交底制度，将论证后的搭
设方案向作业班组交待清楚，要求操作工人签字确认并书面下
发，以便班组施工中有搭设依据，
9D I石油化工建设2014．03
均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的分层浇筑方式；
(5)严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过
最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；
(6)在框架砼浇筑过程中，要派人检查支架和支承情况，发
现下沉、松动和变形情况及时解决。
7结论
延长石油安源化工项目中悬浮床和热高分两大关键设备框
架，通过快捷、精确的软件设计和科学、周密的实施，砼浇筑后，
脚手架安全平稳，未发现任何变形，按期实现了主体封顶，为下
一步设备顺利安装创造了条件。
参考文献
1建筑施工手册2003年9月第四版
2建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 1 30—201 1
3软件使用说明
4延长石油安源化工煤焦油加氢项目VCC装置建筑结构施工图纸
(收稿日期：2014-02-14)

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