制氢转化炉烘炉
天然气制氢装置转化炉介绍
天然气制氢装置转化炉介绍天然气制氢转化炉是制氢装置中转化反应的反应器，属于装置的心脏设备。
这是一种非常特殊的外热式列管反应器，由于转化反应的强吸热及高温等特点，这种反应器被设计成加热炉的形式，催化剂装在一根根的转化炉管内，在炉膛内直接加热，反应介质通过炉管内的催化剂床层进行反应。
转化炉苛刻的操作条件，使得这种炉子有很多有别于其它加热炉的特殊性，在炉子结构、炉管材料、管路系统支撑、管路系统应力、管路系统膨胀及补偿、燃烧、烟气流动及分配、耐火材料等各方面都必须精心考虑。
一、天然气制氢转化炉的炉型及结构1.1 炉型制氢装置转化炉按辐射室供热方式进行分类，可分为以下四种方式：1) 顶烧炉：这是很多公司都采用的一种炉型。
这种炉型的燃烧器布置在辐射室顶部，转化管受热形式为单排管受双面辐射，火焰与炉管平行，垂直向下燃烧，烟气下行，从炉膛底部烟道离开辐射室。
这种炉型的对流室均布置在辐射室旁边。
2) 侧烧炉：这种炉型以丹麦TOPSφE公司为代表。
这种炉子的燃烧器布置在辐射室的侧墙，火焰附墙燃烧。
早期转化管的受热形式多为炉膛中间的双排管受侧墙的双面辐射，由于受热形式不好，操作条件苛刻时，炉管易弯曲，现在大部分都改为单排管受双面辐射的形式。
这种炉子的烟气上行，对流室置于辐射室顶部，大型装置的对流室考虑到结构及检修等原因，对流室经常放置在辐射室旁边。
3) 梯台炉：这种炉型以美国FOSTER WHEELER公司为代表。
这种炉子的辐射室侧墙呈梯台形，燃烧器火焰沿倾斜炉墙平行燃烧，通过炉墙向转化管辐射传热。
与侧烧炉类似，转化管可以为双排或单排。
这种炉子的对流室全部置于辐射室顶部，烟气上行，采用自然抽风，没有引风机。
4) 底烧炉：这种炉型目前多用于小型装置。
燃烧器位于辐射室底部，烟气上行。
1.2炉型结构比较1) 传热方式顶烧炉的燃烧器安装在辐射室顶部，火焰从上往下烧，烟气流动方向与转化管内介质流动方向相同，传热方式为并流传热。
制氢装置首次开工烘炉煮炉方案
制氢装置首次开工烘炉、煮炉方案一．烘炉、煮炉目的烘炉目的1)转化炉F4001炉墙、烟道及E4001内衬，是由耐火砖、浇注料等筑成，因炉体内衬的耐火砖和浇注料中含有大量的吸附水及结晶水，为防止在升温过程中水分急剧蒸发而使加热炉衬里遭到破坏，所以必须通过烘炉，使炉体衬里中的吸附水和结晶水慢慢脱除。
2)考验炉子的施工质量和设计要求能否满足生产需要。
3)考察转化炉，烧嘴及燃料系统的使用情况。
同时考察设备，仪表及各工艺参数能否达到设计要求。
4)通过烘炉，了解炉管的热膨胀情况，掌握炉子的温度调节、E4001使用性能及锅炉系统的热态操作。
5)烘炉的同时进行岗位练兵，提高操作人员的实际操作能力，为以后的正常开工打好基础。
煮炉目的1)煮炉的目的主要是清除余热锅炉在制造、搬运、存放、安装过程中所形成的铁锈及其它污垢，确保锅炉产汽系统投用后能获得合格的蒸汽。
2)考察废热系统施工质量及设计情况。
3)通过煮炉使操作人员能熟悉各换热器结构、性能和操作情况以便顺利开车。
二．烘炉、煮炉前的检查转化炉的检查烘炉前，应按转化炉的设计及施工规范进行详细检查。
1)炉管的焊接及工艺评价；2)炉墙的偏差及整个耐火衬里的完好情况；3)烧嘴的安装及清洁情况；4)清除炉里的杂物并清洁视镜；5)炉体的安装附件：人孔，看火孔，防爆门，风门，烟道挡板开关是否灵活好用。
废热锅炉系统的检查1)内部杂物要清除，然后关闭人孔，手孔，并确认；2)检查对流段烟气通道有无缺损，裂纹，密封是否良好；所有排污阀安装正确并不泄漏；3)过热蒸汽出口安全阀设定完毕；4)废热系统的各控制回路，联锁逻辑检查无误。
三．烘炉煮炉具备的条件烘炉具备条件1)装置冲洗、吹扫合格，系统气密试验合格。
2)压缩机C4001/AB、鼓风机K4002/AB、引风机K4003/AB单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态；加药泵P4003/AB、汽提塔底泵P4002/AB单机试车合格，加药泵P4003/AB标定完毕，负荷试车正常，处于备用状态。
天然气制氢关键设备：水蒸气转化炉
天然气制氢关键设备：水蒸气转化炉工业上使用的天然气水蒸气转化炉，几乎全部为固定床反应器(第一段转化)，这类反应器具有比较简单的结构、使用寿命很长的催化剂，一旦装填后，就不用时常维护，管理简便。
对于天然气转化来说，由于是强吸热反应，即使设置了原料的预热，仍然需要在反应器内设置独立的供热管路，通过高温烟道气供热以便及时补偿由于过程进行导致的吸热反应导致的温度降。
由于反应温度高且是加压操作(2~2.5MPa)，因此需要有耐隔热衬里，以降低反应器材质的选择苛刻度。
第二段为控制性配置氧气空气的燃烧段，内部除了喷嘴，基本为空腔结构。
此处转化率虽然仅为10%~15%，但放热量大，温度高，产品气体可能通过间接换热的方式，为第一段的吸热反应提供热量。
天然气无催化剂条件下的直接燃料炉天然气直接燃烧，制备合成气，主要使用燃料炉，设备为大量喷嘴存在下的大容积空腔结构。
温度控制在900~1200°℃左右。
该类设备能够大型化。
单台炉子生产合成气的能力，大约可达40万吨/a。
而对于天然气直接燃烧，制备乙炔与合成气的设备，由于是为了增加产品附加值，需要精确控制乙炔产量，因此，需要选择更高的温度，对于空气与天然气的接触，混合结构要求苛刻。
目前最大设备为单系列每年1万~1。
5万吨乙炔。
由于乙炔气在初次产品气中的含量约8%，而合成气约80%。
因此，相当于该炉子每年能够生产合成约15万吨/a。
由于以乙炔气为最大生产目标，该装置的结构为混合段、燃烧段、淬冷段及排液段组成。
需要控制燃料反应在毫秒级发生，同时需要利用冷的介质与蒸汽或水，在极短时间内，将含乙炔的高温气体淬冷，避免其进一步反应，生成碳或合成气。
天然气与空气在催化剂下的催化反应，尚未工业化，目前仍然处于实验室硏究阶段，使用固定床设备，尚未考虑过程中催化剂积炭及反应强放热导致的工程问题。
同时，在规模不大的自热式或热平衡式转化中，有硏究者使用微通道反应器，通过精细控制催化剂涂层及设置换热结构，希望达到减少反应器体积，减少危险气体的瞬时流量与存放问题，提高过程安全度。
制氢转化炉运行问题分析和对策
制氢转化炉运行问题分析和对策崔欣;杨玉国;柴保群;李明【摘要】中国石油化工股份有限公司洛阳分公司40 dam3/h制氢装置自开工以来,转化炉陆续出现了低温板式换热器腐蚀窜漏;烟道堵塞导致排烟温度和炉膛负压居高不下;低负荷时氧体积分数在8％以上;转化炉热效率在85％以下;出口温度达不到设计值;管支吊系统配重脱落等问题.分析认为,燃料气管网系统硫含量超标;预热器预防露点腐蚀措施不完善;集气管的恒力弹簧支吊架没有调整平衡;滑轮配重系统固定和设计制造质量不合格等是主要原因.采取了在低温预热器入口增设翅片管式前置预热器;重新设计低温板式换热器;更换板厚为1.5 mm的铸铁板式换热器;更换转化炉管上下保温箱衬里等措施后,转化炉热效率提升至89％,运行状况有了很大改善.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2015(045)007【总页数】4页(P29-32)【关键词】制氢;转化炉;低温板式换热器【作者】崔欣;杨玉国;柴保群;李明【作者单位】中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南省洛阳市471012;中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南省洛阳市471012;中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南省洛阳市471012;中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,河南省洛阳市471012【正文语种】中文中国石油化工股份有限公司洛阳分公司40 dam3/h制氢装置是以加氢干气、焦化干气和芳烃干气为原料，采用轻烃水蒸气转化制氢工艺。
转化炉是该装置的核心设备，设计总负荷为58.53 MW，设计热效率为90%，设计出口温度为850℃，辐射室采用顶烧方式。
该装置自2009年5月开工以来，陆续出现了转化炉出口温度过低(670～730℃);低温板式换热器频繁腐蚀窜漏;烟道堵塞导致排烟温度和炉膛负压居高不下;低负荷时氧体积分数在8%以上;热效率在85%以下的问题。
而高负荷时氧含量又严重不足、炉膛负压偏大，炉出口温度上不去，致使出现转化率低，产品不合格等问题。
探究制氢装置转化炉烘炉质量保证措施
探究制氢装置转化炉烘炉质量保证措施针对目前制氢装置转化炉烘炉过程存在的质量问题，文章从实践角度出发，分析了质量保证措施的应用方向、准备工作开展要点以及烘炉监测与检查工作的实施策略，其目的是为相关建筑者提供一些理论依据。
结果表明，制氢装置转化炉烘炉质量，应结合施工作业实际情况与需求，来提高各个系统设备运行使用效率状态。
标签：制氢装置；转化炉烘炉；上集合管系统监测科技水平的不断进步，使得制氢装置转化炉的烘炉作业，将面临日趋复杂的市场环境。
为此，烘炉施工控制人员应在明确质量控制方向的基础上，着手准备工作，来提高烘炉作业的质量效果。
于此，制氢装置的作用效果才能以高稳定性、高效率状态，充分发挥出来，进而为工业生产建设提供重要助力。
故，相关建设人员应将其作为重点研究对象，以服务于当前经济建设的全面发展进程。
1 明确制氢装置转化炉烘炉质量控制方向研究表明，当制氢装置转化炉投入使用后，烘炉具有炉温上升迅速特点，为避免炉墙砌筑过程积存水分与炉内衬里水分被急剧蒸发，可对施工质量进行一次检验，以控制砖缝裂缝与内衬脱落问题的出现。
具体来说，在制氢装置施工安装前，要按照设计要求对新建耐火砖或是轻质耐热混凝土的衬里转化炉进行烘炉处理。
此过程，施工质量控制人员应通过先后控制转化炉输气总管与对流段入口的升温速率、降温速率以及恒温时间，来进行炉墙的高温烧结控制。
2 做好制氢装置转化炉烘炉前的准备工作2.1 组织烘炉工作培训为实现转化炉烘炉工作的顺利开展，相关人员应组织参与烘炉工作的专业工程师、施工单位以及车间人员等，进行烘炉方案应用、流程控制要点以及操作方法等方面的培训学习工作，以完成技术与安全方面的交底工作。
2.2 检查支承悬吊系统准备工作人员，为使系统处于冷态位置，需通过拆除转化管上部的恒力碟簧吊架、上级和管系统滑轮式配重吊架等构件的卡板与销钉，来进行质量控制。
此过程，还要对拆除作业内容进行记录、标记与确认，来为后续施工操作提供便利。
制氢转化炉烘炉
转化炉(F1002)烘炉1 烘炉目的转化炉(F1002)炉墙及E1001内衬，是用耐火砖混凝土等筑砌而成，里面含有大量的水份。
通过烘炉，可将炉墙中吸附水和结晶水慢慢脱除，以避免在使用过程中因水份急剧蒸发而引起炉墙衬里破坏。
通过烘炉，了解炉管的热膨胀情况，掌握炉子的温度调节、E1001使用性能及锅炉系统的热态操作。
2 烘炉具备的条件2.1 装置冲洗、吹扫合格，系统气密试验合格。
2.2 C1001A/B单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态；P1003A/B、P1004A/B单机试车合格，P1001、P1005标定完毕，负荷试车正常，处于备用状态。
2.3各岗位主要仪表具备投用条件。
2.4 废热锅炉系统建立水循环。
2.5 冷N 2循环时发现问题均已解决，转化炉负压力表已装好，炉区清理各种易燃易爆物品，备好消防器材。
3 转化炉点火前应具备的条件3.1 用氮气置换燃料气系统至各火嘴小阀前，由F1002顶放空管放空。
采样分析合格(O2＜0.5%)后，引燃料气至火嘴小阀前。
3.2 启动F1002烟道风机，打开烟道挡板，抽20分钟后炉膛采样作爆炸分析,合格后,调整烟道挡板至合适开度.使炉膛保持合适的负压(-2～-5mmH 2O)，F1002就可点火。
3.4 把E1001全部连入系统。
4 升温烘炉4.1 升温速度见表，升温曲线见图。
升温曲线图4.2 低温烘转化炉(F1002)点燃F1001火咀，按升温曲线要求使F1002升温。
但要控制F1001自身的温升≯50℃/h，出口温度≯380℃。
同时兼顾各反应器的入口温度，防止温度过高损坏反应器。
当F1001无法使F1002继续升温，或者F1002炉膛已达到120℃，并经过恒温，即可进行F1002点火。
4.3 F1002点火升温点燃F1002火嘴应按下列顺序:先两边后中间。
同时要使炉子两侧点燃的火嘴对称，避免炉管单侧受热。
初始阶段，火焰尽量小些，以避免局部温升过快，以后可根据升温曲线的要求及时增减火嘴。
制氢装置转化炉烘炉质量保证措施
对流室蒸发段与转化气蒸汽发生器共用 １ 个汽包 ，对
流室蒸发 段有 ８ 根上 升管和 ６ 下降管 与汽包相 连。 根
炉衬结构为辐射段端 、侧墙 炉衬 下部采 用轻质 耐火砖
为耐火层 ，耐火纤维板为隔热层 ，上部 和辐射 段炉顶
摘
要 ：针 对 河北 某炼 油厂新 建２ ０ Ｉｈ（ 准体 积） 氢装 置制 氢转化 炉 烘炉服 务 工作 ，从 专 业技 术 和 Ｏ０ ０Ｉ 标 Ｔ／ 制
工程 管理 角度 ， 阐述 烘 炉前 期 准备 、烘 炉过 程监 测 、 烘 炉 结束检 查各 阶段 工作 质量 保 证措 施 ，总 结烘 炉
２１ 烘 炉 概 述 ．
１ 制氢转化 炉结构
此转化炉采用单排 管双面辐射顶烧炉炉型 。４ 排 共７ ２根转化 管 ，每根 转化管 为下部 固定 ，上部用 恒 力蝶簧 吊架悬挂并 向上膨胀 。转 化管上下两端分别通
过上下尾管与上下集合管连接 ，上尾管 吸收转 化管上 端与 上集 合管 的膨胀 位 移差及 上集 合管 自身 的轴 向
转 化 炉 投 运 后 ，炉 温 上 升 快 ，为 防止 炉 墙 在
砌 筑 过 程 中 所积 存 的水 分 和 炉 内衬 里 水 分 在 此 过
程 中 急 剧 蒸 发 ，造 成 砖 缝 裂 缝 ， 内衬 脱 落 ， 同 时
对 施 工质 量 进 行 一 次 检 验 ，制 氢 装 置 开工 前 按 照 烘 炉方 案 对 新 建采 用 耐 火砖 或轻 质 耐 热 混 凝 土衬
里 的转 化 炉 进 行 烘 炉 。烘 炉 的过 程 是 通 过 先 后 控
转化炉烘炉方案
烘炉方案1.烘炉目的：凡有筑炉的设备在筑炉过程中，耐火浇注料配有7～10％左右的水搅拌而成。
故烘炉的目的主要是除去耐火材料的吸附水和部分结晶水，以免在操作过程中，浇注料中的水份急剧蒸发，使浇注料产生裂纹，剥落甚至炸裂现象，造成设备内壁与高温气体直接接触，设备壳体超温，危及设备安全，故烘炉是确保浇注质量及设备安全的重要环节。
2. 烘炉应具备的条件：2.1温度检测仪表具备正常投运条件。
2.2临时加热炉已安装完毕。
2.3燃烧煤气保证正常供给且压力稳定。
2.4所有开车人员熟悉现场工艺流程、并熟知操作控制手段。
2.5通讯、照明、消防设施齐备。
2.6转化炉夹套上水管和临时上水管已接好，水系统具备上水条件。
2.7转化炉具备烘炉条件。
2.8临时烟囱、烟囱挡板已安装完毕。
3. 各设备耐火材料表：4. 烘炉准备工作：4.1绘制出各设备烘炉曲线，准备好相关记录报表及相关点火器具。
4.2准备红外线测温仪一只（0～500℃）。
4.3烘炉煤气引至临时加热炉前待用。
4.4如果临时用加热炉应准备烧嘴，烟囱等。
烘炉煤气用量500-800立方/小时。
5. 烘炉说明：5.1需要烘炉的设备有：转化: 转化炉5.2传热介质：临时加热炉的热空气。
5.3转化炉夹套从下部加满脱盐水，上部放空打开，300℃一下4个小时加一次水，300℃一上2个小时加一次水.5.4烘炉温度达到指标温度后，以<20℃/h的速率把各设备炉温降到常温，然后拆开人孔，进入内部检查。
（1）转化炉烘炉控制要点：A.温度参考点：在480℃以下，以T2: T3：T4 温度最高的点为记录控制点，当温度上升到480℃以上，以T2 T3 T 4温度最低的点为记录控制点。
此时上、下部温差较大，故应缓慢将下部温度提升到500℃。
B.根据温度变化情况，通过调整临时加热炉烧嘴个数和燃气量、临时烟囱挡板，来调节温度变化。
C.炉内温度T2、T3、T4温度差不要超过10℃。
烘炉曲线以T3、T4平均值做点制成。
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转化炉(F1002)烘炉
1 烘炉目的
转化炉(F1002)炉墙及E1001内衬，是用耐火砖混凝土等筑砌而成，里面含有大量的水份。
通过烘炉，可将炉墙中吸附水和结晶水慢慢脱除，以避免在使用过程中因水份急剧蒸发而引起炉墙衬里破坏。
通过烘炉，了解炉管的热膨胀情况，掌握炉子的温度调节、E1001使用性能及锅炉系统的热态操作。
2 烘炉具备的条件
2.1 装置冲洗、吹扫合格，系统气密试验合格。
2.2 C1001A/B单机试车合格，负荷试车正常，处于备用状态；P1003A/B、P1004A/B单机试车合格，P1001、P1005标定完毕，负荷试车正常，处于备用状态。
2.3各岗位主要仪表具备投用条件。
2.4 废热锅炉系统建立水循环。
2.5 冷N 2循环时发现问题均已解决，转化炉负压力表已装好，炉区清理各种易燃易爆物品，备好消防器材。
3 转化炉点火前应具备的条件
3.1 用氮气置换燃料气系统至各火嘴小阀前，由F1002顶放空管放空。
采样分析合格(O2＜0.5%)后，引燃料气至火嘴小阀前。
3.2 启动F1002烟道风机，打开烟道挡板，抽20分钟后炉膛采样作爆炸分析,合格后,调整烟道挡板至合适开度.使炉膛保持合适的负压(-2～-5mmH 2O)，F1002就可点火。
3.4 把E1001全部连入系统。
4 升温烘炉
4.1 升温速度见表，升温曲线见图。
升温曲线图
4.2 低温烘转化炉(F1002)
点燃F1001火咀，按升温曲线要求使F1002升温。
但要控制F1001自身的温升≯50℃/h，出口温度≯380℃。
同时兼顾各反应器的入口温度，防止温度过高损坏反应器。
当F1001无法使F1002继续升温，或者F1002炉膛已达到120℃，并经过恒温，即可进行F1002点火。
4.3 F1002点火升温
点燃F1002火嘴应按下列顺序:先两边后中间。
同时要使炉子两侧点燃的火嘴对称，避免炉管单侧受热。
初始阶段，火焰尽量小些，以避免局部温升过快，以后可根据升温曲线的要求及时增减火嘴。
F1002点火后，慢慢降低F1001温度，使其维持在350℃左右。
4.4 F1002升温说明
区域I主要考虑F1002烘炉，故温度以对流段入口的TIC4222为准。
烘到950℃之前，要兼顾F1002出口温度(TICA4201)≯840℃，控制升温速度。
区域Ⅱ是将测温点由炉膛改至炉管出口的过程，同时也是调整炉出口温度的过程，温度以F1002出口集合管上的TICA4201为准。
区域Ⅲ主要考虑工艺上的调整操作和事故演习，故温度仍以TICA4201为准，此时要注意兼顾炉膛温度≯950℃。
5 烘炉注意事项
5.1 注意考察炉管、尾管和集合管的热膨胀，在整个升温阶段应测定并做好记录，了解火嘴燃烧情况以及有关仪表的性能。
5.2 在烘炉过程中，注意各反应器入口温度不要超高，同时外操加强现场管线、设备等的巡查，及时消除漏点，发现异常情况后，立即停止升温。
6 烘炉后的检查
当F1002降温到200℃熄火后，焖炉降温，任其自然降温到100℃以下，打开看火孔，人孔等进行通风降温。
烟道风机视降温情况决定开或停，当炉膛温度＜40℃后，进行炉膛内部检查，仔细检查炉管有无变形，炉墙衬里有无裂缝，耐火砖有无脱落等问题，查出问题后安排处理解决。
F1002烘炉过程中，要兼顾E1001内衬的脱水。