一种转化炉炉管表面温度均衡的方法

摘要

本发明涉及一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，该方法包括以下步骤：(1)将燃烧器入口的助燃空气阀和高压燃料进气阀、低压燃料进气阀均设置为全开状态；(2)采用红外线高温检测仪对转化炉内每根炉管逐一进行温度测量，根据测量所得数据，选择高温炉管对应区域的燃烧器，调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量；(3)助燃空气阀调整后稳定燃烧2h以上，重复步骤(2)；(4)多次循环步骤(2)?(3)的操作；(5)若转化炉内炉管表面温度尚存在部分少量高温，采用关小燃烧器上低压燃料进气阀来控制，若依然存在部分少量高温炉管，再通过调整高压燃料进气阀的操作来做最终完善。与现有技术相比，本发明产品具有安全、简便、可靠，操作性强等优点。

权利要求

1.一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将燃烧器入口的助燃空气阀和高压燃料进气阀、低压燃料进气阀均设置为全开状态；

(2)采用红外线高温检测仪对转化炉内每根炉管逐一进行温度测量，根据测量所得数据，选择高温炉管对应区域的燃烧器，调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量；

(3)助燃空气阀调整后稳定燃烧2h以上，重复步骤(2)；

(4)多次循环步骤(2)-(3)的操作；

(5)若转化炉内炉管表面温度尚存在部分少量高温，已无法用调整助燃空气阀的方法来控制，那么采用关小燃烧器上低压燃料进气阀来控制，若转化炉内炉管表面温度尚依然存在部分少量高温，那么再通过调整高压燃料进气阀的操作来做最终完善。

2.根据权利要求1所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，步骤(2)所述的红外线高温检测仪选择辐射段炉管高温段处截面的观火孔进行测温。

3.根据权利要求1或2所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，所述的红外线高温检测仪选用适用温度在700℃～1100℃红外高温测温枪。

4.根据权利要求3所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，所述的红外线高温检测仪的反射率选择在0.9～0.95之间。

5.根据权利要求1所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，步骤(2)所述的调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量的调节幅度为5％。

6.根据权利要求1所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，所述的红外线高温检测仪检测时的工况选择转化炉最高负荷工况时进行操作，即满负荷或超负荷测试工况时进行优化调整，进行优化操作需要有24小时稳定工况的时间条件。

7.根据权利要求1所述的一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，步骤(5)所述的关小燃烧器上低压燃料进气阀和调整高压燃料进气阀的操作与调小燃烧器上助燃空气阀的步骤相同，其中，所述的调小燃烧器上助燃空气阀的步骤为：进气量的调节幅度为

5％。

说明书

一种转化炉炉管表面温度均衡的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种转化炉，尤其是涉及一种转化炉炉管表面温度均衡的方法。

背景技术

[0002] 化工生产企业以确保企业装置安全、可靠、持续性为企业管理中心目标，这个目标直接关系到企业的生命，是企业管理中的重中之重。

[0003] 在大型化工蒸汽转化制氢装置中其转化炉设备是核心的生产设备，这种大型蒸汽转化炉一般采用顶烧负压式炉，炉管成排分布在燃烧器两侧，甲烷水蒸汽通过流经转化炉管，依靠吸收燃烧器火焰辐射热的加热方式来促成C-H高温断链和化学反应。顶烧负压式炉的结构一般采用炉顶设置燃烧器，并分布在成排炉管四周，即被包围的成排炉管可以从四周各个方向的燃烧器喷燃火焰处吸热。因此，转化炉炉管组件是转化炉设备中核心设施。炉管设备日常的常、稳、安、满、优运行，直接关系到企业的利润，关系到企业的生存之本。所以，牵涉到炉管的一切管理操作，都是重中之重之举。

[0004] 长久以来，转化炉炉管表面温度的均衡优化管理一直困扰着蒸汽转化制氢企业，这主要是有以下几个因会产生巨大的负面后果因素带来的影响。

[0005] 其一，炉管表面温度的不均衡直接威胁到炉管正常安全可靠地运行。超过设计温度使用的炉管其使用寿命仅为在设计使用温度内运行炉管的10％，且极易发生炉管爆裂的危害事故。同时炉管成本和更换所需费用也极高，恢复生产的检修周期极长。一般一根类似内径为 毫米，长度为L＝15米的炉管其设备成本为15万；像18800Nm3/h氢气的装置更换所有炉管成本约为1000万元，检修周期至少需要45天的时间，严重影响运行生产率。

[0006] 其二，炉管表面温度的不均衡严重影响到炉管内催化剂的使用寿命。炉管催化剂的成本极高，一般类似18800Nm3/h氢气的装置，其催化剂成本为100万元人民币，更换的人工和设备成本也较高，更为重要的是更换催化剂所需的检修周期较长，像年产18800Nm3氢气的装置每次更换催化剂至少需要15天的检修时间。

[0007] 其三，炉管表面温度的不均衡直接影响到工艺气气体的转化率，继而影响到产品的合格率及产品的产量。

[0008] 其四，炉管表面温度的不均衡还会关系到转化炉下游设备的使用寿命。由于炉管表面温度的不均衡，使各炉管出口工艺气转化温度的不均衡，有高温点的存在，给下游设备带来局部超高温的影响存在。

[0009] 因此，炉管表面温度均衡的优化操作管理一直是化工蒸汽转化制氢企业的关键点。

[0010] 目前国内外一般对蒸汽转化制氢炉管表面温度的均衡优化操作大都停留在较为原始的目视检查法，部分企业采用局部测温局部调整的片面操作法；也有极少数几家大型企业采用选取个别炉管并在其表面贴温度传感片并外传至变送器作参考显示，但这个温度贴片设施的使用寿命短，稳定和可靠性差，这样长周期运行起来，炉管依然处于盲管运行，且贴片安装在炉管表面对炉管的热传导也带来局部的负面影响，且安装也不简便。因此，炉管表面温度均衡的优化操作管理一直是化工蒸汽转化制氢企业的头疼病。

发明内容

[0011] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全、简便、可靠，操作性强的转化炉表面温度均衡的方法。

[0012] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

[0013] (1)将燃烧器入口的助燃空气阀和高压燃料进气阀、低压燃料进气阀均设置为全开状态；

[0014] (2)采用红外线高温检测仪对转化炉内每根炉管逐一进行温度测量，根据测量所得数据，选择高温炉管对应区域的燃烧器，调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量；

[0015] (3)助燃空气阀调整后稳定燃烧2h以上，重复步骤(2)；

[0016] (4)多次循环步骤(2)-(3)的操作；

[0017] (5)若转化炉内炉管表面温度尚存在部分少量高温，已无法用调整助燃空气阀的方法来控制，那么采用关小燃烧器上低压燃料进气阀来控制，若转化炉内炉管表面温度尚依然存在部分少量高温炉管，那么再通过调整高压燃料进气阀的操作来做最终完善。

[0018] 步骤(2)所述的红外线高温检测仪选择辐射段炉管高温段处截面的观火孔进行测温。

[0019] 所述的红外线高温检测仪选用适用温度在700℃～1100℃红外高温测温枪。

[0020] 所述的红外线高温检测仪的反射率选择在0.9～0.95之间。

[0021] 步骤(2)所述的调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量的调节幅度为5％。

[0022] 所述的红外线高温检测仪检测时的工况选择转化炉最高负荷工况时进行操作，即满负荷或超负荷测试工况时进行优化调整，进行优化操作需要有24小时稳定工况的时间条件。

[0023] 步骤(5)所述的关小燃烧器上低压燃料进气阀和调整高压燃料进气阀的操作与调小燃烧器上助燃空气阀的步骤相同。

[0024] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0025] 1、均衡方法安全、简便、可靠，操作性强。

[0026] 2、大大延长炉管使用寿命，一方面改善承受极端热负荷，另一方面降低炉管的拉伸量和蠕变量；同时促使各条炉管寿命均衡，避免个别炉管突发爆管意外事故发生，为计划检修做强有力的有效保障，为装置安全连续稳定生产提供可靠保障，提高了装置生产率；也大大降低了检修成本。

[0027] 3、促使各条炉管内吸热催化反应均衡，催化剂使用工况均衡，大大延长其使用寿命，大幅度降低催化剂的使用成本。

[0028] 4、降低炉管下游设备极端高温，改善了下游设备工作状况，也适当降低下游设备的(冷却)能耗。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

[0030] 实施例1

[0031] 2011年3月7～8日，上海华林工业气体有限公司蒸汽转化制氢炉装置(简称SMR1装置)进行超大负荷测试。这期间，对转化炉燃烧器工作状况进行检查与调整，尤其对炉管表面温度的监控最为密切，共分4次测量了炉内全部56根炉管表面温度。通过用测量获得的数据进行分析，并且4次调整燃烧器助燃空气和低压燃料气阀开度，用以保证56根炉管表面温度不超过设计值960℃，同时促使56根炉管的表面温度尽可能均衡。

[0032] ◆采用红外线高温检测仪对SMR1转化炉56根炉管表面温度进行逐一测量，利用OFFICE-EXCEL软件并结合炉顶结构布置图对比测量所获得的数据，对24台燃烧器助燃空气和低压燃料进气阀阀开度进行调整，缩小56根炉管表面温度差；通过4次测量、比对和调整，来尽可能缩小56根炉管表面温差，促使转化炉达到最佳的工作状态。

[0033] 步骤如下：

[0034] 1、测温位置统一规定为转化炉上观火孔，测温高度以正常人的眼睛水平视线作为垂直高度；

[0035] 2、红外线高温检测仪的反射率统一设置在0.92；

[0036] 3、现场调节燃烧器助燃空气和低压燃料的手动进气阀阀开度；

[0037] 4、记录所有的测温和操作数据。

[0038] 结果：

[0039] 1、炉膛内56根炉管温差极值自调整前的110℃降至调整后的49℃，同时这也是(SMR大负荷)调整历史中的最小温差值

[0040] 2、炉膛内56根炉管中最高炉管温度自调整前的942℃降至调整后的924℃，同时这也是(SMR大负荷)历史调整中的最低值。

[0041] 实施例2

[0042] 一种转化炉炉管表面温度均衡的方法，该方法包括以下步骤：

[0043] (1)将燃烧器入口的助燃空气和高压燃料进气阀、低压燃料进气阀均设置为全开状态；

[0044] (2)在转化炉最高负荷工况时(即满负荷或超负荷测试工况时进行优化调整，进行优化操作需要有24小时稳定工况的时间条件)采用红外线高温检测仪对转化炉内每根炉管逐一进行温度测量，根据测量所得数据，选择高温炉管对应区域的燃烧器，调小该燃烧器上助燃空气阀的进气量；调节幅度为5％的开关度。

[0045] 所述的红外线高温检测仪选择辐射段炉管高温段处截面的观火孔进行测温。所述的红外线高温检测仪选用适用温度在700℃红外高温测温枪。所述的红外线高温检测仪的反射率选择在0.9之间。

[0046] (3)助燃空气阀调整后稳定燃烧2h以上，重复步骤(2)；

[0047] (4)多次循环步骤(2)-(3)的操作；

[0048] (5)若转化炉内炉管表面温度尚存在部分少量高温，已无法用调整助燃空气阀的方法来控制，那么采用关小燃烧器上低压燃料进气阀来控制，若转化炉内炉管表面温度尚依然存在部分少量高温炉管，那么再通过调整高压燃料进气阀的操作来做最终完善。其中所述的关小燃烧器上低压燃料进气阀和调整高压燃料进气阀的操作与调小燃烧器上助燃空气阀的步骤相同。