彭中海 陳峰（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅 蘭州 730060）

旋轉(zhuǎn)式焙燒爐是分子篩生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，焙燒是使分子篩脫出水分、形成獨(dú)特晶格狀的作用。焙燒爐轉(zhuǎn)筒外部用高溫?zé)煔饧訜幔D(zhuǎn)筒內(nèi)通入過熱蒸汽，從而在爐筒內(nèi)形成一定的氣氛溫度，使分子篩在脫水的同時(shí)發(fā)生脫鋁補(bǔ)硅反應(yīng)，來(lái)提高分子篩的硅鋁比，晶包收縮達(dá)到所需求的特征性能。因此焙燒爐的運(yùn)行質(zhì)量關(guān)系到催化劑品質(zhì)的好壞。2007年催化劑二套分子篩采用了旋轉(zhuǎn)閃蒸預(yù)干燥工藝，經(jīng)閃蒸干燥后物料成粉末狀，然后進(jìn)入焙燒爐，焙燒爐的運(yùn)行環(huán)境較改造前應(yīng)用漿式干燥器預(yù)干燥后進(jìn)入焙燒爐，物料得到極大地預(yù)干燥效果，焙燒爐的運(yùn)行環(huán)境得到了大大的改善，改造后爐筒運(yùn)行較平穩(wěn)，爐筒由于受熱不均而發(fā)生斷裂的問題幾乎不再發(fā)生。但是爐筒溫度測(cè)量部件熱偶套管及支架由于各方面原因，問題較多，熱電偶常出問題，導(dǎo)致設(shè)備不能長(zhǎng)周期運(yùn)行，往往開上2-3個(gè)月就要停工檢修一次，由于焙燒爐內(nèi)溫度高，空間狹小，因而每次檢修都需要降溫及清理物料，檢修難度大、檢修時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了催化劑的生產(chǎn)。

針對(duì)焙燒爐套管及支架易壞這一問題，檢修時(shí)對(duì)焙燒爐內(nèi)熱電偶支架其進(jìn)行了改進(jìn)，延長(zhǎng)了檢修周期，確保了催化劑的正常生產(chǎn)。

焙燒爐基本參數(shù);

爐筒規(guī)格型號(hào):（直徑×壁厚×長(zhǎng)度）φ1100*12*24200

材質(zhì):0Cr25Ni20

操作溫度:≦840℃

物料停留時(shí)間:0.5-2h

爐筒傾角:1○

熱電偶長(zhǎng)度:8m，10m

1 問題提出及分析

二套分子篩4臺(tái)焙燒爐連續(xù)運(yùn)行4個(gè)月后，爐筒內(nèi)熱偶支架總會(huì)出現(xiàn)脫落，不能繼續(xù)使用，被迫停工檢修。檢修需要爐子降溫熄火，待具備檢修條件后方可進(jìn)人檢修。從準(zhǔn)備檢修到檢修完成能從新進(jìn)料生產(chǎn)，往往需要4-7天時(shí)間，這一期間打亂生產(chǎn)安排，嚴(yán)重時(shí)影響產(chǎn)品的市場(chǎng)供應(yīng)；同時(shí)脫落的部分熱偶支架，掉入爐尾攪拌罐內(nèi)，遇到高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器，損壞攪拌器。

因而搞好每次檢修，解決熱電偶使用周期達(dá)到延長(zhǎng)焙燒爐的使用周期，成了迫切需要解決的問題。

現(xiàn)在使用的熱偶支架存在的問題:

1.1 由于熱偶套管固定在爐尾的儲(chǔ)料箱上，爐子旋轉(zhuǎn)時(shí)，爐筒內(nèi)熱偶套管不轉(zhuǎn)，這樣熱偶套管與熱偶支架間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸部位產(chǎn)生摩擦磨損，使用中，熱偶套管壁漸漸磨?。煌瑫r(shí)爐筒內(nèi)高溫物料進(jìn)行干燥時(shí)，存在多種腐蝕性介質(zhì)，比如存在H+，cl-，NH4+，RE+等腐蝕性離子對(duì)熱偶套管新磨出的部分進(jìn)行腐蝕。加速了熱偶套管減薄，套管很快形成薄弱點(diǎn)。

1.2 在以往的檢修時(shí)熱偶套管與爐筒沒有進(jìn)行很好的同心處理，熱偶套管焊接好后，在爐筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，熱偶套管在固定點(diǎn)產(chǎn)生彎曲。在爐筒周期性旋轉(zhuǎn)時(shí)，熱偶套管周期性彎曲變形，在套管的薄弱部位易形成疲勞斷裂。根據(jù)每次檢修爐筒內(nèi)熱偶套管斷裂部位檢查，斷裂部位往往發(fā)生在熱偶支架固定支承磨損部位，或是在熱歐套管對(duì)接焊縫處。

1.3 每次檢修時(shí)還可能發(fā)現(xiàn)另一種失效形式:熱偶支架脫落，熱偶套管彎曲變形，就其原因是焊接時(shí)熱偶套管支架未焊接牢固，爐筒升溫旋轉(zhuǎn)后，在物料的擠壓下固定熱偶套管的支架焊縫腐蝕脫開，繼而支架脫落，熱偶套管在高溫下，在爐內(nèi)撓動(dòng)變形，形成熱偶套管失效。

2 針對(duì)問題解決方案

2.1 熱偶套管選擇時(shí)，盡量選用整根（8m以上，因熱電偶長(zhǎng)8m）較長(zhǎng)DN50無(wú)縫管作為熱偶套管，避免套管對(duì)接形成薄弱部位。若沒長(zhǎng)管線不得不對(duì)接時(shí)，兩根對(duì)接管線需選用同等壁厚，嚴(yán)禁不同壁厚進(jìn)行對(duì)接。并且在對(duì)接處兩內(nèi)口需用拋光機(jī)倒角R=1mm（方便穿熱偶）；外口兩對(duì)接管需打30角破口，在嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接。

2.2 針對(duì)熱偶套管易腐蝕磨損減薄，形成套管薄弱點(diǎn)，繼而斷裂這一特點(diǎn)。方案是熱偶套管磨損部位加套保護(hù)起來(lái)，避免直接接觸受磨損。施工時(shí)套管外加保護(hù)套，熱點(diǎn)偶支架加襯套。爐筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其保護(hù)套與襯套形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損，熱偶組裝方式見下圖。為了得到好熱偶支架制作精度，除熱偶套管外所有部件來(lái)源于機(jī)加工。

2.3 安裝要求

安裝時(shí)首先要確定熱偶固定支撐架的安裝位置，對(duì)所有焊接部位需進(jìn)行打磨拋光，除去銹蝕及雜物。其次需確定如圖所示a1安裝尺寸。a1是安裝時(shí)，爐子靜態(tài)時(shí)爐頭滾圈與上限位的距離（需安裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量）；

2.4 施工時(shí)先以可調(diào)節(jié)臨時(shí)支架確定熱電偶套管與爐筒的中心，再以臨時(shí)支架作熱電偶支架中間固定圓環(huán)，再確定熱電偶套管與爐筒在同一圓心上后，固定熱電偶支架，拆除可調(diào)節(jié)臨時(shí)支架。熱電偶套管安裝時(shí)與固定環(huán)間隙控制在10mm以內(nèi)（直徑）。

2.5 焊接（0Cr25Ni20材料）

焊條采用CHS407，在250℃烘烤干燥1小時(shí)，用保溫桶盛裝，以保持焊條的干燥；使用八小時(shí)后，再次烘干后方可使用。

規(guī)格Φ4 Φ3焊接電流A 140～170 90～110焊接電壓V 22～26 20～24焊接速度mm/min≥130≥100層間溫度℃60 60

2.6 尺寸計(jì)算:

因爐子受熱時(shí)向爐尾端伸長(zhǎng)（前提，限位輪在爐頭），而熱偶套管固定在儲(chǔ)料箱上，受熱膨脹時(shí)會(huì)向爐頭端伸長(zhǎng)，因此爐筒內(nèi)固定的熱偶支架與熱偶套管在爐溫升降過程中會(huì)形成相對(duì)滑動(dòng)，其最大滑動(dòng)量就是套管磨損的長(zhǎng)度。為保護(hù)套管，安裝在磨損部位的襯套長(zhǎng)度就是a2就是b1熱偶支架接觸處爐子及熱偶支架膨脹量位移量與b2正常運(yùn)行時(shí)限位輪處爐子竄動(dòng)量以及b3套管與熱偶支架固定環(huán)接觸長(zhǎng)度，三者之和。

爐子受熱膨脹伸長(zhǎng)量:△L=L*a*(t2—t1)=（24.2-1.3）*17.1*10-6*（840-20）=0.321m

其中:t2=840℃（爐筒運(yùn)行最高溫度）

t1=20℃（爐筒冷態(tài)時(shí)最低溫度）

0Cr25Ni20膨脹系數(shù)a=17.1(μm/m)·°K

0Cr18Ni9Ti膨脹系數(shù)a=12.4(μm/m)·°K

爐長(zhǎng)L=24.2m

前托輪離爐頭爐筒端面距離為:1.3m

因爐筒膨脹系數(shù)a（0Cr25Ni20）=17.1(μm/m)·°K＞熱偶套管膨脹系數(shù) a（0Cr18Ni9Ti）=12.4(μm/m)·°K，可以用爐筒受前托輪后端受熱膨脹量來(lái)代替熱偶支架接觸處爐子及熱偶支架膨脹量位移量。

襯套長(zhǎng)度a2=爐子的正常運(yùn)行時(shí)爐子伸長(zhǎng)量△L+套管與熱偶支架固定環(huán)長(zhǎng)度+爐頭托輪與兩限位輪之間距離（b1+b2+b3）

計(jì)算:襯套長(zhǎng)度a2=302+60+80=442mm

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 通過上述方案的實(shí)施，較完滿地完成了熱偶支架及套管的優(yōu)化改進(jìn)，從改造效果看目前運(yùn)行良好。

3.2 熱偶套管壁厚選擇。熱偶套管壁薄時(shí)，在高溫爐筒內(nèi)易導(dǎo)致套管發(fā)軟變形；但是壁厚較厚時(shí)套管自身重量也會(huì)導(dǎo)致套管彎曲變形，因而套管的壁厚選擇還需要進(jìn)一步探討。

3.3 a1，a2的尺寸是關(guān)鍵點(diǎn)，安裝時(shí)需嚴(yán)格保證其尺寸，否則還會(huì)出現(xiàn)熱偶支架故障率高的問題。

[1]煉化設(shè)備手冊(cè).蘭州大學(xué)出版社,李家民.

[2]催化劑廠二套分子篩操作規(guī)程,2009版.

[3]焙燒爐檢修規(guī)程,催化劑廠.