中国石油化工股份有限公司安庆分公司 含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程
空分/空压站
400m3净化风事故备用球罐和400m3高压氮气球罐
施工技术方案
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中核华誉工程有限责任公司 二O一二年四月十八日
1 工程概况
中国石油化工股份有限公司安庆分公司（以下简称中石化安庆分公司）含硫原油加工适应性改造及油品质量升级工程空分/空压罐区新建2台400m3球罐，球罐编号为750-T-01、750-T-03，根据球罐的设计制造技术条件和国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，需进行焊后整体热处理。
采用内部燃油法对球罐进行焊后整体热处理。为确保热处理质量满足设计规定的要求，特制定本方案。
1.1球罐主要设计参数（见表1）
表1 球罐主要设计参数
序号 1 2 3 4 5 6
1.2热处理施工依据
《特种设备安全监察条例》
《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009 《钢制压力容器》 GB150-1998 《钢制球形储罐》 GB12337-1998 《球形储罐施工规范》 GB50094-2010 净化风事故备用球罐说明书 75000EQ-DP50-0101 高压氮气球罐说明书 75000EQ-DP50-0201 2 热处理方法及工艺规程 2.1热处理方法
采用球罐内部燃油法进行整体热处理，用球罐腔体为炉膛，球罐外侧用保温材料进行绝热保温作为炉体，选用全自动比例燃烧器进行加热，随着燃油不断燃烧，产生的高温气流在球罐内进行对流传导和辐射，使球罐升温到热处理所需的温度。 2.2热处理工艺规范
项目 球罐规格 设计壁厚 公称容积 球罐材质 操作介质 金属质量 40mm 408m3 Q370R 净化风 ≈97787kg 参数 Ф9200 48mm 408m3 07MnCrMoVR 氮气 ≈110940kg
根据国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，选择如下热处理工艺参数（表2）和工艺曲线。
表2 热处理工艺参数
序号 1 2 3 4 5 6 7
3 热工计算 3.1热工计算参数
表3 热工计算参数
序号 1 2 3 4 项目 球罐内径 d 球罐壳体厚度 δ 材质 球罐金属质量 G 参数 Ф9200mm 40mm Q370R ≈97787kg 48mm 07MnCrMoVR ≈110940kg 580℃
宜为50～80℃/h 400℃
自由升温 580±15℃ 2h 宜为30～50℃/h 自由降温
580℃
宜为50～80℃/h 400℃
自由升温 580±20℃ 1.6h 宜为30～50℃/h 自由降温
技术指标 净化风事故备用球罐 高压氮气球罐 保温温度 580±20℃ 580±15℃ 保温时间 1.6h 2h 升温速度（≤400℃时可不予控制） 宜为50～80℃/h 降温速度（≤400℃时可不予控制） 宜为30～50℃/h 升温时的最大温差 ≤120℃ 降温时的最大温差 ≤120℃ 保温时的最大温差 ≤50℃ ≤40℃ 项 目 温度 0 温度 净化风事故备用球罐热处理工艺曲线
时间（h）
0 高压氮气球罐热处理工艺曲线
时间（h）
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 保温棉厚度 δ 保温层外表面积 S 保温棉重量 G 保温棉密度 γ 钢材比热 C 钢材导热系数 λ1 保温棉导热系数 λ0 保温棉比热 λ 环境温度 ℃ 燃烧油 60mm ≈274m2 1.5T（采用无碱玻璃棉） 60kg/m3 600℃：0.586kJ/(kg·℃)；700℃：0.645(kJ/kg·℃) 600℃：32.56W/(m·℃)；650℃：31W/(m·℃) 600℃：0.15W/(m·℃)；700℃：0.187 W/(m·℃) 600℃：1.04kJ/(kg·℃)；700℃：1.04kJ/(kg·℃) 0号柴油（根据气温选择标号） 3.2计算
在500℃~600℃区间以50℃/h速率升温时，单位时间耗油量数值最大，具体数值见表4。
表4 热工计算表
公称容积 速率 烟气 m3 ℃/h ℃ 400 表中：
Q1—球壳板升温所需热量 Q2—球壳板与保温层的传热损失 Q3—保温层的蓄热损失
Q4—燃料机械不完全燃烧损失的热量 Q5—燃料化学不完全燃烧损失的热量 Q6—炉废气带走的热量 B — 燃料油的用量
4 热处理工艺系统
热处理工艺系统由保温系统、加热与控制系统、检测温系统组成（见热处理系统图）。 4.1保温系统
球罐热处理保温过程，本质上是常规意义上的筑炉过程，保温材料及保温材料厚度的选用、保温质量的好坏，直接影响着热处理质量。根据以往的经验及保温效果，该球罐的保温材料选用无碱玻璃棉被。
4.1.1保温工程施工 保温工程施工包括钢带制造、安装及保温层安装三个部分。 4.1.1.1钢带制造
(1)钢带采用厚3mm、宽25mm的扁钢制成，扁钢上每间隔600mm，均匀焊接Φ6?160mm
50 700 单位时间耗油量 B kg/h 200 Q1 296 单位时间耗热量 10000kJ/h Q2 20 Q3 8 Q4 13 Q5 33 Q6 143 总耗热量 513
的圆钢制成的保温铁钉，钢带结构见下页钢带简图。
(2)钢带的保温铁钉与扁钢、Φ10圆钢围成的圆环与扁钢焊接牢固。 4.1.1.2钢带安装
(1) 钢带安装全部采用焊接方式。
(2) 安装时，钢带沿球罐周向方向均布，与壳体紧贴，上部和下部呈放射状形式，相邻两者间的最大间距为700mm，球罐周向应均匀布置40根钢带。每条钢带的长度宜为14m。 (3) 钢带上的保温铁钉应牢固，不得脱落。
4.1.1.3保温施工 (1)保温施工材料的铺设要求是：选用厚度为60mm无碱玻璃棉保温被。保温层铺设时，两层保温被之间的接缝应错开，每层中保温材料搭接宽度要大于100mm。
(2)保温材料在整个热处理过程中应贴紧球壳板表面，防止在热处理过程中松动和脱落。 (3)保温施工应自下而上逐层进行。铺设时，均应用22#细铁丝在钢带保温钉上固定牢靠。保温被与壁板之间局部间隙不得大于10mm。
(4)球罐上的人孔、法兰、接管及连接板均应进行保温,支柱与球壳板连接处向下1000mm范围内，也应进行保温。 4.2加热与控制系统 4.2.1燃烧器
根据热工计算，本次球罐热处理最大耗油量为200kg/h，所选用欧克燃烧器的单位时间的最大供油量为251kg/h，完全满足使用要求。燃烧器用四个倒链固定在临时搭设的脚手架上，并与球罐底部的下人孔法兰连接，下人孔法兰与燃烧器之间用保温材料隔热、密
钢带简图 ～200 ～600 ～600 ～30 ～600 ～200 保温铁钉 Φ6制成