一段轉(zhuǎn)化爐爐型設(shè)備操作規(guī)程

一段轉(zhuǎn)化爐爐型設(shè)備操作規(guī)程1、1烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐的要求：（1）烴類蒸汽轉(zhuǎn)化爐的工作條件比較苛刻，使用的都是耐高溫的鎳鉻的合金材料，因此在爐子設(shè)計(jì)時(shí)要求合理使用爐管及盡量降低對(duì)爐管的要求，防止局部過(guò)熱，使周向和軸向溫度分布均勻。（2）烴類蒸汽轉(zhuǎn)化是伴有傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞和復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的綜合過(guò)程，要求傳熱與反應(yīng)必須相適應(yīng)，對(duì)于并行的復(fù)雜反應(yīng)，能夠控制其反應(yīng)的進(jìn)程。設(shè)計(jì)時(shí)所選用的爐型、原料、催化劑和操作條件是一個(gè)整體，不能亂套，我國(guó)兩湖的氣改油工程中出現(xiàn)的問(wèn)題就是一個(gè)教訓(xùn)。（3）力求爐子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。（4）熱能利用率高。1、2現(xiàn)目前世界上有代表性的I.C.I、Topse、kellogg和FosterWheeler四種爐型。現(xiàn)結(jié)合神華天然氣裝置，主要介紹Kellogg型轉(zhuǎn)化爐。1、2、1、Kellogg型轉(zhuǎn)化爐引進(jìn)的年產(chǎn)30*104t合成氨裝置中的轉(zhuǎn)化爐，如圖：1）轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)尺寸為13m（長(zhǎng)）*17m（寬）*10m（高）。爐內(nèi)裝有378根爐管、分為9排、每排42根。每排爐管下端與一個(gè)下集氣管焊接，下集氣管外面有輕質(zhì)絕熱材料保溫，集氣管的中間又焊上一根上升管，九個(gè)上升管伸出爐頂與集氣總管連接，集氣總管內(nèi)襯耐火材料。這種爐管排列又稱豎琴式，增加產(chǎn)量，只需增加排數(shù)即可。2）催化劑管及下集氣管的重量是由固定在爐頂鋼架上的189個(gè)彈簧支架承擔(dān)，上升管和輸氣總管的重量由幾個(gè)輸氣管彈簧承擔(dān)，因此，九排爐管及輸氣總管均處在彈簧支架的彈性吊掛狀態(tài)。這種全部采用鋼性焊接的管排在操作時(shí)因熱膨脹差而產(chǎn)生熱應(yīng)力就可以大部分被這種彈簧吊掛系統(tǒng)所吸收。、3）輻射室頂部共裝有200個(gè)自吸式燒嘴，爐底下煙道內(nèi)都設(shè)置一個(gè)輔助燒嘴，以供給對(duì)流段熱量不足。4）脫硫后的工藝混合氣預(yù)熱至510℃由上集氣管經(jīng)上豬尾管通入轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，氣流從上向下流動(dòng)，邊加熱邊反應(yīng)，轉(zhuǎn)化爐管出口處溫度達(dá)823℃，進(jìn)入下集氣管經(jīng)上升管再加熱至868℃，進(jìn)爐頂?shù)募瘹饪偣芎笤龠M(jìn)入二段爐。燃料天然氣經(jīng)燒嘴燃燒后垂直向下，出輻射段溫度為1025℃左右，經(jīng)對(duì)流段，最后由引風(fēng)機(jī)引出，其溫度為252℃.5）爐管規(guī)格為∮112mm（外徑）*∮71mm（內(nèi)徑）*9582mm（總長(zhǎng)）材質(zhì)為HK-40，設(shè)計(jì)溫度為932℃，設(shè)計(jì)壓力為3.4ＭＰａ，操作時(shí)，管外壁最高溫度為899℃，進(jìn)口壓力為3.6ＭＰａ，進(jìn)出口壓差為0.5ＭＰａ.傳熱面為1286.7㎡，爐管熱負(fù)荷為73。5MW，傳熱強(qiáng)度為55700W∕㎡催化劑裝載量為15.3m3，催化劑型號(hào)為C-119.規(guī)格為：上層∮15.9（外圓）*∮6.4（內(nèi)圓）*6.4（高）；下層∮15.9*∮6.4*9.5或∮15.9）*∮6.4*15.9。下集氣管材質(zhì)為Incoloy-800;上升管材質(zhì)為Superthem（超熱合金鋼），規(guī)格為∮123*∮91*9536，傳熱面為32.5㎡.1、2、2Kellogg型轉(zhuǎn)化爐的特點(diǎn)：1）Kellogg型轉(zhuǎn)化爐的特點(diǎn)之一：是采用了豎琴式爐管結(jié)構(gòu)，取消下豬尾管，一排垂直地焊接在下集氣管上，而由上升管經(jīng)工藝氣引出爐外，爐管和上升管都置于爐內(nèi)，都處于高溫下工作，雖然上升管的溫度稍高于轉(zhuǎn)化爐管，但材料的線膨脹系數(shù)前者略小于后者，因此熱膨脹相差不大所產(chǎn)生的熱應(yīng)力全由爐頂?shù)膹椈芍Ъ艹袚?dān)。這一結(jié)構(gòu)可節(jié)約爐管材料，提高管材料利用率，避免了爐底空氣的漏入，降低了煙氣含氧量，由于爐管和集氣管都置于爐內(nèi)，減少了熱損失，對(duì)前面兩種爐型講，一段爐出來(lái)進(jìn)入二段爐，溫降達(dá)20~30℃，而該爐通過(guò)上升管，反而溫升30℃，和Tops∮e一樣，卸催化劑不方便，必須從爐頂抽出。一旦損失，必須停車，將整排爐管吊出更換，為了維持正常操作，要求更苛刻，設(shè)計(jì)時(shí)必須留有更大的安全系數(shù)。2）Kellogg轉(zhuǎn)化爐的特點(diǎn)之二：是采用小直徑的轉(zhuǎn)化爐管，其徑內(nèi)只有71mm，是目前使用的各種爐型中最小的。在此，我們討論一下最佳化管徑的選取問(wèn)題，最佳化的標(biāo)準(zhǔn)是在同樣的生產(chǎn)能力下，生產(chǎn)氨的成本最低。對(duì)轉(zhuǎn)化爐這一局部問(wèn)題來(lái)講，應(yīng)該是同樣生產(chǎn)能力下，使生產(chǎn)能力下，生產(chǎn)氨的成本最低。對(duì)轉(zhuǎn)化管這一布局問(wèn)題來(lái)講，應(yīng)該是同樣生產(chǎn)能力下，使用的轉(zhuǎn)化管材最少，影響的因素較多，烴類蒸汽轉(zhuǎn)化是強(qiáng)吸熱過(guò)程。Kellogg轉(zhuǎn)化爐也是頂燒爐，像I.C.I爐一樣，保留了頂燒爐的一切優(yōu)點(diǎn)。Kellogg轉(zhuǎn)化爐的操作空速為1800h，接近I.C.I的二倍，因此一段爐爐管阻力降大，阻力降達(dá)0.5MPa，動(dòng)力損耗較大。1、3Kellogg型轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)與材料1、3、1、Kellogg型轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)Kellogg型轉(zhuǎn)化爐又稱為排管型頂燒爐1）爐管結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化爐在輻射段有九段轉(zhuǎn)化管，每排有一根上集氣管、42根豬尾管、42根轉(zhuǎn)化管、底部有一根下集氣管和一根從下集氣管中點(diǎn)通向爐頂輸氣管的上升管。42根轉(zhuǎn)化管對(duì)稱地分布于上升管兩側(cè)，每側(cè)21根，組成轉(zhuǎn)化管排結(jié)構(gòu)（亦稱豎琴管系），見圖11-17.氣體經(jīng)對(duì)流段混合原料器加熱到510℃，然后進(jìn)入進(jìn)氣總管，再分配到九根并列的上集氣管中（見圖11-18）。每根上集氣管則通過(guò)42根撓性的入口豬尾管與42根轉(zhuǎn)化管相通，組成原料氣進(jìn)氣系統(tǒng)。進(jìn)氣總管構(gòu)成尺寸很大的“門”形，以解決管系的熱膨脹，因?yàn)橛沙叵掳惭b到開工后加熱操作，進(jìn)氣總管、進(jìn)氣支管、上集氣管均有相當(dāng)達(dá)的熱膨脹量，這種三維空間的熱膨脹勢(shì)必再進(jìn)氣管系中引起數(shù)值很大的熱應(yīng)力。為了吸收這以熱應(yīng)力，進(jìn)氣總管采用六個(gè)彈簧支架支撐。進(jìn)氣總管尺寸為∮305mm，總長(zhǎng)度為35.87m，管材為含碳0.3%的碳鋼（ASTM106GrB）。九根上集氣管的直徑為∮152mm，材質(zhì)與進(jìn)氣總管相同。每根上集氣管的末端都用盲板法蘭封死，必要時(shí)可以拆開檢查或清理內(nèi)部。每根上集氣管用三個(gè)支座支撐在爐頂鋼梁上（見圖11-19）?？紤]到上集氣管熱膨脹量較大，三個(gè)支座中只有中間那個(gè)支座用螺栓固定死，其余兩個(gè)都是活動(dòng)支座。這樣，受熱后上集氣管可以從中間支座處向兩端伸長(zhǎng)，比只向一端熱膨脹移動(dòng)量小。上集氣管與豬尾管間采用承插管座焊接，藉以對(duì)管子開孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，管座材料為ASTMA105GrⅡ段件。2）豬尾管采用豬尾管的目的：是用來(lái)補(bǔ)償上集氣管與轉(zhuǎn)化管之間的熱膨脹之差，因此在滿足承壓、耐溫、阻力降的條件下，應(yīng)盡可能減少豬尾管的鋼度。采用豬尾管等于增加了彈簧吊架的彈簧常數(shù)。為了增加撓性，豬尾管采用薄壁合金管，并盡可能彎制成撓性好又緊湊的形狀，（見圖11-20）。豬尾管的規(guī)格為∮26.7×2.87mm，材質(zhì)5/4Cr－1/2Mo(ASTMA335GrP11)。豬尾管與轉(zhuǎn)化管或上集氣管的焊接接頭詳圖見圖11-21，都采用承插管座焊接，而且在尾管端頭一定要空出1.5mm的間隙，作為施焊中的膨脹間隙，以防填角焊縫根部微裂。為了現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)便于組對(duì)，不至由于安裝或制造誤差給管系帶來(lái)附加的應(yīng)力，豬尾管在與上集氣管相焊接的一端，多預(yù)留了50mm長(zhǎng)，以便安裝時(shí)按實(shí)際需要進(jìn)行切割。豬尾管采用礦渣棉單管保溫。3）轉(zhuǎn)化管轉(zhuǎn)化爐管由加熱段和伸出段組成。處于爐膛內(nèi)的加熱段，采用離心澆鑄的高碳鉻鎳不銹鋼HK40.（輻射段的豎琴管排根據(jù)原廠記錄在88年時(shí)轉(zhuǎn)化管和上升管的材料已更換為HP-Mod，下集氣管的材料更換為INCOLOY800H）處于爐膛之外的為伸出段，材質(zhì)為低鉬低合金鋼管C-1/2Mo，牌號(hào)為ASTMA161GrT1.要求伸出段與加熱段的連接焊縫位于爐膛之外，一般在爐頂?shù)醮u底面以上2mm至保溫層頂面之間（見圖11-20）。伸出段管子尺寸為∮105×8.75mm（最小壁厚），長(zhǎng)度為1.17m，管外用63.5mm厚的硅酸鈣珍珠巖或石棉進(jìn)行保溫。轉(zhuǎn)化管的加熱段長(zhǎng)度為9582mm，管子尺寸為∮113×21mm。內(nèi)壁疏松層約有1.6mm，外壁疏松層約為0.8mm，因此有效的密實(shí)壁厚僅為18.5mm。離心澆鑄管的內(nèi)、外壁均不作機(jī)械加工。管段焊前、焊后均不需熱處理。但在開焊縫坡口時(shí)，應(yīng)切去影響焊接質(zhì)量的內(nèi)壁疏松層。轉(zhuǎn)化管頂部法蘭為高頸對(duì)焊法蘭，材質(zhì)為焊鋼（ASTMA105GrⅡ）,采用金屬纏繞石棉墊片。為防止入口處的法蘭和密封墊片加熱。引起損壞和泄露，在法蘭盲板上帶有一段用陶瓷纖維充填的隔熱柱。在距離頂部法蘭228mm處，焊有二個(gè)∮63mm的碳鋼管支撐耳，供彈簧吊架懸吊轉(zhuǎn)化管之用。轉(zhuǎn)化管下端通過(guò)鍛造的Incoloy-800合金管座，與下集氣管相連。4）下集氣管下集氣管的作用：是將42根轉(zhuǎn)化管的氣體匯集起來(lái)，送入上升管（見圖11-17）。它處于高溫下，除承受介質(zhì)壓力外，還要承受上升管與轉(zhuǎn)化管、轉(zhuǎn)化管與轉(zhuǎn)化管之間的熱膨脹之差，以及自身向兩端熱膨脹引起的熱應(yīng)力，因此受力情況較為惡劣。過(guò)去，下集氣管用HK40,由于高溫時(shí)效、碳化物的嚴(yán)重析出，材質(zhì)變脆，不能承受操作中由于膨脹造成的彎曲應(yīng)力，曾發(fā)生過(guò)一系列事故。下集氣管除要求在操作溫度波動(dòng)情況下仍保持較好的塑性外，其上開孔較多，并需節(jié)能型大量焊接，還要求材質(zhì)可焊性好。根據(jù)這些要求，目前都采用延性和焊接性能優(yōu)于HK40鑄材的Incoloy-800軋材來(lái)制造下集氣管，但其熱強(qiáng)性不如HK40，故在管外采取了隔熱措施（見圖11-23所示），避免煙氣直接加熱，使下集氣管壁溫不致升高，同時(shí)避免了焊縫在爐內(nèi)因接受高溫?zé)彷椛涞钠茐摹８魺岽胧菏窃谙录瘹夤芡獗?，包卷上二層厚度各?5.4mm的陶瓷纖維保溫氈，其外再卷一層12.5mm的真空成型耐火纖維濕毯，總厚度為63.5mm，濕毯搭接處涂以膠質(zhì)含硅水泥，并用20-22#軟鋼絲扎緊。這些保溫隔熱材料的比重很輕，使因其重量引起的下集氣管中的彎曲應(yīng)力保持較小值。下集氣管在制造和現(xiàn)場(chǎng)組裝中焊接量很大，它與轉(zhuǎn)化管及上升管的連接均是通過(guò)錐形管座，進(jìn)行對(duì)接焊，焊縫要作X光透視及著色檢查。下集氣管與轉(zhuǎn)化管焊接處，為了能支撐轉(zhuǎn)化管中的催化劑，不使催化劑顆粒落到下集氣管中，又能使轉(zhuǎn)化反應(yīng)的氣體順利通過(guò)，在下集氣管上與轉(zhuǎn)化管錐形管座連接區(qū)內(nèi)鉆有6.35mm的小孔19個(gè)（見圖11-23），這樣對(duì)下集氣管開孔削弱的程度減小，同時(shí)錐形管座也起了開孔補(bǔ)強(qiáng)的作用，但卸催化劑得從轉(zhuǎn)化管頂部用真空抽吸，較為不便。下集氣管的外景為∮141mm，壁厚為18.3mm，下集氣管總長(zhǎng)12.2m。兩端用45mm厚的盲板封焊。5）上升管上升管由受熱段、外伸段及帶襯里和水夾套的過(guò)渡段構(gòu)成，其下端通過(guò)管座焊在下集氣管上，結(jié)構(gòu)如圖11-24所示。上升管的受熱段處于爐膛中，它的壁溫比轉(zhuǎn)化管更高，達(dá)916以上（轉(zhuǎn)化管雖然接受爐內(nèi)熱輻射，但有進(jìn)行西熱反應(yīng)的氣體大量帶走了熱）；它的直徑也比轉(zhuǎn)化管大，故應(yīng)力狀況較轉(zhuǎn)化管惡劣；一旦破裂后果也更嚴(yán)重。如原料（天然氣）中含氮量很低（3%-4%）時(shí)，上升管材質(zhì)可與轉(zhuǎn)化管一樣，采用HK40；當(dāng)含氮量大于上述數(shù)值，則需提高磚溫度，上升管的溫度相應(yīng)也更高了。因此，目前都采用熱強(qiáng)性更高的材料——離心鑄造的高鎢超熱合金Cr265Ni35Co15W(美國(guó)商品牌號(hào)為Supertherm).采用這種炒熱合金后，上升管受熱段壁厚減薄，由壁厚引起的溫差熱應(yīng)力可相應(yīng)減少。但它的可焊性較差，需作焊后熱處理，現(xiàn)場(chǎng)施焊很不方便，因此宜在制造廠預(yù)先完成上升管下端與材質(zhì)為Incoloy-800的管座的焊接，只留下底部管座與下集氣管之間的一道焊縫（均為Incoloy-800），在現(xiàn)場(chǎng)組焊。上升管受熱段尺寸為∮124×16.1mm（最小密實(shí)金屬壁厚）。上升管內(nèi)表面應(yīng)節(jié)能型機(jī)械加工，以除去內(nèi)表面的疏松層（因上升管溫度較轉(zhuǎn)化管高，內(nèi)壁將該后對(duì)防止氣體侵蝕有利）。由于超熱合金的延展性差，對(duì)溫度變化敏感，耐熱沖擊的性能差，容易發(fā)生脆性開裂，所以上升管伸出爐膛的部分——外伸段，改用了延展性較好的耐熱合Incoloy-800（見圖11-24）。上升管的過(guò)渡段是上升管上部的耐熱鋼管與帶隔熱襯里、水套的輸氣總管之間的過(guò)渡連接結(jié)構(gòu)。上升管穿過(guò)爐頂處的保溫結(jié)構(gòu)如圖11-25.爐頂?shù)谋丶懊芊?，?duì)于上升管和轉(zhuǎn)化管都是必要的；能防止大量冷空氣漏入負(fù)壓操作的爐膛，但主要還是為了保護(hù)該部分高溫爐管，一面在大量冷空氣漏入時(shí)，產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力和熱疲勞，致使該處的爐管損壞。6）輸氣總管輸氣總管的任務(wù)是把從九根上升管來(lái)的轉(zhuǎn)化氣匯集起來(lái)，輸送到下一個(gè)工藝設(shè)備里去繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。由于爐子的出口轉(zhuǎn)化氣是高溫、中壓氣體（866℃，3.4MPa），因此輸氣總管直徑較大（內(nèi)徑∮508mm），已經(jīng)不是一根管路，而是一個(gè)需作特殊考慮的重要高溫中壓臥式圓筒形設(shè)備。Kellogg型爐輸氣總管的結(jié)構(gòu)是很有特色的。它是一個(gè)受壓圓筒，內(nèi)有耐熱襯里，外有水夾套。耐熱襯里內(nèi)表面襯有Cr25Ni20材質(zhì)的金屬襯套（見圖11-24），耐熱襯里外表面為壁厚13mm的碳鋼（ASTM285Gre）承壓外殼，耐熱襯里為泡沫氧化鋁。為了保證碳鋼外殼壁溫不超過(guò)許用溫度范圍（金屬壁溫設(shè)計(jì)值為260℃），設(shè)置了常壓沸騰水夾套。夾套為有蓋板的U型解雇，材質(zhì)碳鋼。蓋板上有5個(gè)放空管，用以排除水夾套中產(chǎn)生的蒸汽。水夾套最下方有放水空。沸騰水夾套對(duì)水質(zhì)的要求是比較愛高的，否則在受壓碳鋼殼體外壁上會(huì)結(jié)上水垢，使其壁溫升高到危險(xiǎn)的程度，所以水夾套中應(yīng)加入鍋爐用水或至少是軟化水。對(duì)于合成氨廠，此水夾套與二段爐的水夾套相通，并保持同一工作水平面。操作中應(yīng)注意水夾套中水位高低，不能使水燒干，一面發(fā)生事故。對(duì)于高溫設(shè)備與管線使用水夾套，認(rèn)為主要優(yōu)點(diǎn)在于：（1）即使在傳熱量比設(shè)計(jì)大得多的不正常情況下，由于常壓水的沸點(diǎn)僅為100℃，二沸騰水的給熱系數(shù)很大，大大超過(guò)轉(zhuǎn)化氣流的給熱系數(shù)，按傳熱學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，碳鋼受壓外殼的金屬溫度也將接近沸騰水溫，二不是接近于高溫氣流的溫度。（2）當(dāng)高溫氣流在泡沫氧化鋁層的縫隙中串氣時(shí)，受壓外殼將有局部過(guò)熱現(xiàn)象不但會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。因?yàn)榧词勾畾?，外殼溫度也不?huì)顯著增高，引起局部過(guò)熱變形，或使襯里與殼體脫離，導(dǎo)致串氣繼續(xù)發(fā)展。（3）外殼金屬的環(huán)向溫差和縱向溫差均很小，不會(huì)引起殼體變形，產(chǎn)生串氣的可能性很小。二大氣冷卻式容器即使保溫層保持完好。殼體各部分溫差也會(huì)相當(dāng)達(dá)，容易引起襯里的局部開裂和串氣。（4）帶水夾套的殼體壁溫低，能夠保持殼體與保溫層貼緊，不容易產(chǎn)生間隙，是設(shè)計(jì)的有利條件。大氣冷卻式容器如果采用同樣的保溫材料，向達(dá)到同樣的壁溫就得采用較厚的保溫層，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加。（5）受壓外殼的壁溫肯定比大氣冷卻式要低且較均勻，膨脹量要小，且能預(yù)計(jì)，防止了由于壁溫不均勻而引起附件和不正常熱應(yīng)變，使與膨脹有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化和準(zhǔn)確。不帶水夾套的設(shè)備，在氣候條件按或溫度條件變化時(shí)，都會(huì)造成溫度不均勻?qū)е乱r里不均勻，出現(xiàn)熱點(diǎn)，一旦出現(xiàn)熱點(diǎn)，就有可能在幾分鐘內(nèi)使設(shè)備達(dá)到危險(xiǎn)程度。采用水夾套也存在如下一些缺點(diǎn)：不能直接觀察器壁情況；保溫層的隔熱情況是否良好，只能從水夾套的沸騰情況或測(cè)定水的汽化量來(lái)判斷；傳熱量在小面積上局部增大，一般查不出來(lái)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)蒸汽量增多時(shí)，不能查出過(guò)熱區(qū)的確切部位；夾套里的水可能會(huì)引起受壓外殼表面的腐蝕。對(duì)于采用水夾套的利弊問(wèn)題，Kellogg公司大約在20世紀(jì)50年代中期謹(jǐn)慎考慮過(guò)了，最主要的是考慮安全問(wèn)題，重點(diǎn)放在如何充分保護(hù)承壓碳鋼殼體因過(guò)熱而造成破裂的問(wèn)題上。所以凡在高溫下操作并可能由于局部過(guò)熱而迅速引起破裂的設(shè)備，Kellogg公司決定以水夾套結(jié)構(gòu)作為標(biāo)準(zhǔn)選型。有些高溫設(shè)備沒(méi)有使用水夾套，運(yùn)行也很順利，如法國(guó)Top∮e一段爐的輸氣總管便沒(méi)有采用水夾套，其結(jié)構(gòu)見11.5.3節(jié)。因此我們不能說(shuō)，任何高溫設(shè)備一定要采用水夾套才行。凡是與高溫含氫氣流相接觸的絕熱耐火材料，必須保證很低的含硅量，以防止所謂“硅遷移”。如上述泡沫氧化鋁絕熱耐火層，二氧化硅含量就不得大于0.5%。因?yàn)樵?00℃以上的氫氣流中，含硅的耐火材料會(huì)發(fā)生二氧化硅還原稱揮發(fā)性的一氧化硅的化學(xué)反應(yīng)；而在溫度低于700℃時(shí)，一氧化硅又能被氧化成固態(tài)的二氧化硅?！肮柽w移”的化學(xué)反應(yīng)式如下：SiO2+H2→SiO↑+H2O（大于800℃）SiO2+1/2H2→SiO2↓（大于700℃）這種“硅遷移”,使輸氣總管之后的設(shè)備進(jìn)口堵塞；使變換爐中的觸媒表面因覆蓋上一層二氧化硅而喪失觸媒活性；輸氣總管本身的絕熱耐火層，則因二氧化硅的大量“遷走”而喪失機(jī)械強(qiáng)度，以至松散脫落，使碳鋼受壓外殼直接受到高溫氣流的作用，壁溫劇烈上升而破裂。早期的大型合成氨廠，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)這類“硅遷移”事故。自從采用含硅量極低的泡沫氧化鋁絕熱耐火材料代替一般硅酸鹽耐熱混凝土之后，事故就不再發(fā)生了。在輸氣總管澆注泡沫氧化鋁絕熱層時(shí)，應(yīng)注意檢查是否空洞或死角。檢查應(yīng)在固化前進(jìn)行，尤其在錐形罩周圍約356mm寬的距離內(nèi)應(yīng)進(jìn)行涉嫌照相，如果發(fā)現(xiàn)有超過(guò)50mm見方的空洞，應(yīng)立即返修。襯里干燥后，預(yù)作氣密試驗(yàn)。7）彈簧吊架一段轉(zhuǎn)化爐的熱膨脹是個(gè)比較重要的問(wèn)題，在高溫下材料的強(qiáng)度較低，系流除承受介質(zhì)壓力和自身重量所產(chǎn)生的應(yīng)力外，還要受熱膨脹帶來(lái)的應(yīng)力。如膨脹問(wèn)題處理不當(dāng)，構(gòu)件之間相互約束，將產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力。使構(gòu)件立刻遭到破壞，有哪次設(shè)計(jì)時(shí)必須注意使高溫承壓構(gòu)件盡可能少受或不受熱應(yīng)力。Kellogg型轉(zhuǎn)化爐的特點(diǎn)之一，就是全部管排和輸氣總管的重量。采用幾種規(guī)格的彈簧吊架懸掛在爐頂鋼梁上，使?fàn)t管系統(tǒng)中由于各部分熱膨脹的數(shù)值和方向不同所引起的熱應(yīng)力值為最小。（見圖11-26）懸吊管排的彈簧用來(lái)補(bǔ)償“豎琴”管系膨脹和收縮的變形量，減少爐管熱應(yīng)力，抵消一定安裝應(yīng)力。管排彈簧采用兩種規(guī)格：每個(gè)管排兩端最上邊的那一根轉(zhuǎn)化管，又能夠一種規(guī)格的彈簧吊架，彈簧吊架的支撐載荷約為654kg，近似彈簧剛度K=30kg/cm；其余的40根轉(zhuǎn)化管用另一種規(guī)格的彈簧，兩根轉(zhuǎn)化管共用一個(gè)彈簧吊架，每個(gè)彈簧吊架的支撐載荷約為1300kg，近似彈簧剛度K=54kg/cm。九個(gè)管排共有198個(gè)彈簧吊架，通過(guò)特質(zhì)吊桿懸吊在爐頂鋼梁上。兩根管共用一個(gè)彈簧吊架的結(jié)構(gòu)如圖11-27.兩根轉(zhuǎn)化管共用一個(gè)彈簧吊架的好處是不僅減少了彈簧吊架的數(shù)量，而且不妨礙裝催化劑。相鄰兩根轉(zhuǎn)化管的碳鋼耳軸，懸掛在兩塊鞍形板上，鞍形板的結(jié)構(gòu)使得這一對(duì)管子間就是稍有一些熱膨脹差，仍能得到補(bǔ)償，然后通過(guò)吊板、吊桿與彈簧連接起來(lái)，全部重量由焊接吊桿頂部鋼梁傳給立柱承擔(dān)。單根轉(zhuǎn)化管用的彈簧吊架結(jié)構(gòu)也基本相同。轉(zhuǎn)化管排的彈簧吊架，主要承擔(dān)轉(zhuǎn)化管及其管中的觸媒重量。下集氣管及其保溫，以及豬尾管，也就是轉(zhuǎn)化管排的198根彈簧承受。輸氣總管共有九個(gè)彈簧吊架。為了維持與二段爐進(jìn)