大型转化炉转化管系统应力分析.pdf

醅管渡恭 P石油化工设计 etrochemical Design 大型转化炉转化管系统应力分析 张 聪 (中国石化集团宁波工程有限公司，浙江 宁波315103) 摘要 ：随着化工装置大型化的发展趋势，装置内核心设备转化炉为了达到高产也相应做大，炉内的转 化管数量也随之增加。庞大的转化管体系使得它的力学稳定性成为一个突出的问题，因此转化管系的应 力分析也就显得尤为重要。文章针对一台超大型蒸汽转化炉的转化管系进行 了应力分析 ，得出一些规律 性结论，为今后该类炉型的详细设计起到一定的指导作用。 关键词：转化炉 炉管 应力分析 弹簧提重 1 辐射管系结构特点分析 采用了炉内短猪尾管结构连接转化管的结构 本次研究的蒸汽转化炉 目标是为 1．30Mt／a 可使制造厂预制程度高，结构简洁，节省投资，也有 甲醇装置生产合成气，通过工艺计算确定的辐射 利于吸收转化管的热膨胀变形，但是这需要比较精 管 (见图 1)规格为：炉管内径 127mm，数量 780 确的管系应力计算以确保该结构的安全稳定。 根，共分 15排 ，每排炉管共 52根。原料气从辐射 室顶部侧进通过 l5个分气管及上猪尾管进入转 2 计算程序及校核准则 化管，在催化剂的作用下完成转化反应，然后汇总 本次研究对CAESAR11模型(美国COADE公 到各管排的下集气管，再 由辐射室底部的一根输 司软件)计算结果的校核准则为：一次应力：外载 气总管将合成气送往转化气废锅完成余热回收。 荷产生的应力之和不超过材料在设计温度下的许 用应力值。二次应力：计算的最大位移应力范围 (由炉子管件热膨胀产生的位移所计算的应力称 为位移应力范围，从最低温度到最高温度全补偿 值进行计算的应力)不应超过许用的位移应力范 围。 3 模型边界条件与操作参数 从水力学角度看，原料气从转化管排中间的 位置进入原料气管系比较理想 ，这样可以保证原 料气进人各分管的流量比较均匀，原料气管系的 主管、支管以及上猪尾管都通过恒力弹簧 吊架 吊 挂在炉顶钢结构上，原料气进 口为 自由端，整个原 料气管系成为一个悬挂在钢构上浮动系统，可 以 收稿 日期：2011一O1—03。 作者简介：张聪，男，1996年毕业于西北大学化工机械 专业，副主任设计师，高级管道应力工程师；一直从事 (a)炉内短猪尾管结构 fh)直接连接 石化装置管线应力计算工作。联系 电话：0574—