CN105526426A - 上猪尾管吊装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种上猪尾管吊装系统，属于制氢设备领域，解决了现有技术中上猪尾管与上集合管加强接头焊接位置经常产生裂纹造成泄漏等问题，提供一种载荷大，应力平衡的上猪尾管吊装系统，包括8个及以上的恒力弹簧吊架组，每一恒力弹簧吊架组包括恒力弹簧吊架、恒力弹簧悬吊头、连接部、吊杆、吊点；所述恒力弹簧吊架组中包括倾角吊架组，垂直吊架组；本发明采用倾角吊架组与垂直吊架组相配合，分散应力，使得各个吊架组荷载均匀，避免热态状态下吊杆倾斜角度过大的吊力分解，造成吊力不够使转油线和上集合管下沉，从而消除上猪尾管和集合管加强接头焊道位置产生的应力集中，解决该位置经常出现裂纹的问题。

Description

上猪尾管吊装系统

技术领域

本发明涉及制氢设备领域，具体涉及一种上猪尾管吊装系统。

背景技术

近年来，随着石油化学工业的迅速发展，氢气用量日益增加，制氢装置已成为炼油厂不可缺少的关键设备之一，而制氢转化炉又是制氢装置的核心部分，也是炼油化工企业中操作条件最苛刻的炉子之一。反应介质通过炉管内的催化剂床层进行反应，猪尾管位于炉管和上下集合管之间，主要是用来吸收炉管和下集合管的热膨胀，其作用非常重要。转化炉中压蒸汽与原料气混合后进对流室的原料预热段预热，然后出对流室，经过转油线至辐射室顶部的上集合管，从上集合管分配进入各上猪尾管，再经过上猪尾管进入装有催化剂的转化管进行转化反应，转化反应完毕的转化气从转化管底部经下猪尾管导出，下猪尾管与下集合管相连，在下集合管内汇集的转化气被送至与下集合管直接相连的工艺气废热锅炉发生蒸汽并降温。某些出口操作温度较高的转化炉没有下猪尾管，转化管直接与下集合管连接。上集合管是进气总管，主要用来将进料分配至各支管，根据原料预热温度的不同，上集合管可以采用铬钼钢、304、321等材质。上猪尾管是进气支管，除了用来分配进料外，主要作用是吸收转化管和上集合管以及转油线的膨胀，所以要求材料的塑性要好，转化管：该管直接置于炉膛内加热，要求良好的耐高温及抗高温蠕变性能，下猪尾管：主要用来吸收下集合管的膨胀，下集合管：根据装置规模的不同，下集合管有热壁和冷壁两种形式。

现有的制氢装置转化炉下猪尾管包括下支撑上膨胀和上支撑下膨胀两种二维的结构形式，在炉管与下集合管之间的变形段均通过直管连接，在直管段与变形段的结合处会出现应力相对集中的情况，使其结合处易发生变形、断裂。科学技术的不断进步，制氢转化炉的炉型也不断改进，在取消传统的转化管底部法兰同时，取消传统的长且环绕的下猪尾管，转化管出口接管直接焊接在冷壁集气管上。上猪尾管和恒力弹簧支吊架除吸收转化管受热的向上膨胀量外，还要承载转油线和上集合管的重量。近几年的使用经验表明，上猪尾管与上集合管加强接头焊接位置经常产生裂纹造成泄漏。由此导致的装置停车或减负荷运行，成为安全生产的重大隐患，同时影响了经济效益。

发明内容

为了解决现有技术中上猪尾管与上集合管加强接头焊接位置经常产生裂纹造成泄漏，导致的装置停车或减负荷运行，成为安全生产的重大隐患，同时影响了经济效益等问题，提供一种载荷大，应力平衡的上猪尾管吊装系统。

本发明所采用的技术方案如下：一种上猪尾管吊装系统，与上集合管和转油线连接；上集合管与转油线连接，上猪尾管通过加强接头与上集合管连接，转化管与上猪尾管通过法兰连接、冷壁集气管与转化管连接；上集合管、上猪尾管、转化管、冷壁集气管由上至下依次连接；所述上猪尾管吊装系统，包括8个及以上的恒力弹簧吊架组，每一恒力弹簧吊架组包括恒力弹簧吊架、恒力弹簧悬吊头、连接部、吊杆、吊点；所述恒力弹簧悬吊头位于恒力弹簧吊架一端，连接部上端恒力弹簧悬吊头连接，下端与吊杆上端连接，吊杆下端与吊点连接，吊点固定在上集合管上；所述恒力弹簧吊架组中包括倾角吊架组，垂直吊架组；所述倾角吊架组为恒力弹簧吊架组的吊杆与恒力弹簧悬吊头的中垂线呈1-45度角的吊架组，优选角度5-30度，更优选角度7-15度；所述垂直吊架组为恒力弹簧吊架组的吊杆位于恒力弹簧悬吊头的中垂线上的吊架组；所述恒力弹簧吊架组中有少于或等于总数量一半的倾角吊架组。

所述倾角吊架组中，所倾斜的角度为吊杆与恒力弹簧悬吊头的中垂线沿逆时针方向倾斜的为逆倾角，沿顺时针方向倾斜的为顺倾角；倾角吊架组中的倾角为逆倾角，称为逆倾角吊架组。所述转油线与上集合管相连接的部位为转油线末端点和上集合管始端点，所以转油线末端为接近上集合管的部位，上集合管的始端为接近转油线的部位。

本发明的一个优选技术方案为，恒力弹簧吊架组为15个，其中包括4个逆倾角吊架组，所述倾角的角度为5-15度，其余为垂直吊架组；所述逆倾角吊架组位于靠近转油线末端和上集合管始端位置。

所述恒力弹簧吊架包括压板、弹簧、弹簧拉杆、固定框架、回转框架、刀型凸轮、主轴；所述刀型凸轮为回转框架下部突出的部分，所述主轴穿过刀型凸轮下部，固定框架与回转框架通过主轴连接，所述弹簧拉杆一端与压板连接，另一端穿过固定框架与回传框架连接，弹簧套在弹簧拉杆外；所述压板嵌套在弹簧拉杆上远离回转框架的一端。

还包括调节螺栓，所述调节螺栓与回转框架连接。

所述恒力弹簧吊架还包括壳体、吊装耳子，所述壳体包围在弹簧和压板外，所述吊装耳子位于壳体中部上端。

所述连接部为花篮螺栓或连接环，优选花篮螺栓。

所述吊点固定在上集合管上的固定为焊接固定或嵌套固定或嵌套后焊接固定。

本发明的有益效果在于：本发明所采用的恒力弹簧吊架设计科学合理，荷载能力强；本发明采用倾角吊架组与垂直吊架组相配合，分散应力，使得各个吊架组荷载均匀，避免热态状态下吊杆倾斜角度过大的吊力分解，造成吊力不够使转油线和上集合管下沉，从而消除上猪尾管和集合管加强接头焊道位置产生的应力集中，解决该位置经常出现裂纹的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明上猪尾管吊装系统与上集合管等部件连接结构示意图；

图2为实施例1上猪尾管吊装系统结构分布示意图；

图3为实施例1恒力弹簧吊架结构示意图；

图4为实施例1逆倾角吊架组结构示意图；

图5为实施例1垂直吊架组结构示意图；

图6为实施例2顺倾角吊架组结构示意图；

图7是对比例中A06位置热状态状态图；

图8是实施例1中A06位置热状态状态图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的具体实施方式。

实施例1：

如图1-5所示，上猪尾管吊装系统，是与上集合管8或转油线7连接配合使用的；在生产过程中转化炉与转油线7连接，转化炉中压蒸汽与原料气混合后进对流室的原料预热段预热，然后出对流室，经过转油线7至上集合管8，从上集合管8分配进入各上猪尾管2，再经过上猪尾管进入装有催化剂的转化管进行转化反应，转化反应完毕的转化气从转化管底部经冷壁集气管5导出，上集合管8与转油线7连接，上猪尾管2通过加强接头3与上集合管8连接，转化管4与上猪尾管2通过法兰12连接、冷壁集气管5与转化管4连接；上集合管8、上猪尾管2、转化管4、冷壁集气管5由上至下依次连接，所以该吊装系统称为上猪尾管吊装系统。

所述上猪尾管吊装系统，包括15个恒力弹簧吊架组6，每一恒力弹簧吊架组包括恒力弹簧吊架17、恒力弹簧悬吊头1、连接部9、吊杆10、吊点11；所述恒力弹簧悬吊头1位于恒力弹簧吊架17一端，连接部9上端与恒力弹簧悬吊头1连接，下端与吊杆10上端连接，吊杆10下端与吊点11连接，吊点11固定在上集合管8上；所述恒力弹簧吊架组中包括逆倾角吊架组13，垂直吊架组14；所述逆倾角吊架组13为恒力弹簧吊架组的吊杆10与恒力弹簧悬吊头的中垂线沿逆时针方向呈22度角的吊架组；所述垂直吊架组14为恒力弹簧吊架组的吊杆10位于恒力弹簧悬吊头的中垂线上的吊架组；所述恒力弹簧吊架组中包括4个逆倾角吊架组13，其余为垂直吊架组14；逆倾角吊架组转油线7末端和上集合管8始端。如图2所示，上集合管8为两根相互平行的管道，其余管道部分为转油线7，转油线7与上集合管8相连接的部位为转油线7末端点和上集合管8始端点，所以转油线7末端为接近上集合管8的部位，上集合管8的始端为接近转油线7的部位。

在制氢设备中转化炉与转油线7连接，转油线7与上集合管8连接。上猪尾管吊装系统，与上集合管8和转油线7连接，也就是说上猪尾管吊装系统中部分恒力弹簧吊架与上集合管8连接，部分恒力弹簧吊架与转油线7连接，但是不管是与上集合管8连接还是与转油线7连接，最终目的还是吊装上猪尾管、转化管及冷壁集气管形成的上猪尾管体系的，所以本系统叫做上猪尾管吊装系统。

所述恒力弹簧吊架17包括压板15、弹簧16、弹簧拉杆18、固定框架19、回转框架20、刀型凸轮21、主轴22；所述刀型凸轮21为回转框架20下部突出的部分，所述主轴22穿过刀型凸轮21下部，固定框架19与回转框架20通过主轴22连接，弹簧16套在弹簧拉杆18外，弹簧拉杆18一端与压板15连接，另一端穿过固定框架19与回转框架20连接；所述压板15嵌套在弹簧拉杆18上远离回转框架20的一端。

还包括调节螺栓23，所述调节螺栓23与回转框架20连接。

所述恒力弹簧吊架还包括壳体24、吊装耳子25，所述壳体包围在弹簧和压板外，所述吊装耳子25位于壳体24中部上端。

所述连接部9为花篮螺栓花篮螺栓26。

所述吊点11固定在上集合管8上，所述固定为嵌套后焊接固定。

本发明通过转油线7末端和上集合管8始端的B14、B20、D08、E08四个逆倾角吊架组，避免热态状态下吊杆10倾斜角度过大的吊力分解，造成吊力不够使转油线7和上集合管8下沉，从而消除上猪尾管2和集合管加强接头3焊道位置产生的应力集中，解决该位置经常出现裂纹的问题。

荷载作用在吊杆10上，通过刀型凸轮21拉动弹簧拉杆18，使弹簧获得恒定的输出载荷；同时固定框架限制输出力的横向位移，使得本发明结构更为平衡稳定，

本实施例只需15个恒力弹簧支吊架，施工周期一天，所需费用在15万元左右。费用低，周期短，设备损耗小，使用寿命长，故障率低，适宜推广应用。

实施例2：

如图6所示，所述恒力弹簧吊架组还包括顺倾角吊架组，所述顺倾角吊架组的吊杆10与恒力弹簧悬吊头的中垂线沿顺时针方向呈22度角；顺倾角吊架组的数量少于逆倾角吊架组数量的一半，位于上集合管8末端。

对比例：

如图7-8所示，采用如本发明实施例1中的结构，所有恒力弹簧吊架组均为垂直吊架组，作为对比例1与本发明实施例1进行比较：

本发明的转油线和集合管吊架系统达到自由平衡状态，特别是吊架A06，在对比例中冷热态均处于打死状态，从图7上可以看到对比例中，刻度指针100位于端点处；实施例1中该处吊架因本发明结构设计科学合理，使应力分散，该处吊架热态自由浮动至50％，从图8上可以看到刻度指针100位于中点处；解决了猪尾管薄弱点的应力集中问题，不在产生疲劳裂纹，避免了因裂纹造成的损失。

如果每年因裂纹造成非正常停车1次，每次按3天计算，规模在5万标立/小时的制氢装置，将造成损失。其中的氢气产量损失计算公式为：0.09(氢气密度Kg/m3)×50000(氢气产量m3/h)×24×3＝324吨；按一般市场价格计算，损失合计，324吨×1.4万元/吨＝453.6万元。故，采用本发明的结构，每台设备每年至少能够节约453.6万元。

当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种上猪尾管吊装系统，与上集合管和转油线连接；其特征在于：所述上猪尾管吊装系统，包括8个及以上的恒力弹簧吊架组，每一恒力弹簧吊架组包括恒力弹簧吊架、恒力弹簧悬吊头、连接部、吊杆、吊点；所述恒力弹簧悬吊头位于恒力弹簧吊架一端，连接部上端恒力弹簧悬吊头连接，下端与吊杆上端连接，吊杆下端与吊点连接，吊点固定在上集合管上；

所述恒力弹簧吊架组中包括倾角吊架组和垂直吊架组；所述倾角吊架组为恒力弹簧吊架组的吊杆与恒力弹簧悬吊头的中垂线呈1-45度角的吊架组；所述垂直吊架组为恒力弹簧吊架组的吊杆位于恒力弹簧悬吊头的中垂线上的吊架组；所述恒力弹簧吊架组中有少于或等于总数量一半的倾角吊架组。

2.如权利要求1所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：所述倾角吊架组中，所倾斜的角度为吊杆与恒力弹簧悬吊头的中垂线沿逆时针方向倾斜的为逆倾角，沿顺时针方向倾斜的为顺倾角，所述倾角吊架组，位于转油线末端和上集合管始端，所述倾角的角度为5-30度。

3.如权利要求2所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：倾角吊架组中的倾角为逆倾角，称为逆倾角吊架组，逆倾角的角度为7-15度。

4.如权利要求3所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：恒力弹簧吊架组为15个，其中包括4个逆倾角吊架组，逆倾角的角度为5-15度，其余为垂直吊架组；逆倾角吊架组位于靠近转油线末端和上集合管始端位置。

5.如权利要求1-4任一项所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：所述恒力弹簧吊架包括压板、弹簧、弹簧拉杆、固定框架、回转框架、刀型凸轮、主轴；所述刀型凸轮为回转框架下部突出的部分，所述主轴穿过刀型凸轮下部，固定框架与回转框架通过主轴连接，所述弹簧拉杆一端与压板连接，另一端穿过固定框架与回传框架连接，弹簧套在弹簧拉杆外；所述压板嵌套在弹簧拉杆上远离回转框架的一端。

6.如权利要求5所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：还包括调节螺栓，所述调节螺栓与回转框架连接。

7.如权利要求5所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：所述恒力弹簧吊架还包括壳体、吊装耳子，所述壳体包围在弹簧和压板外，所述吊装耳子位于壳体中部上端。

8.如权利要求5所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：所述连接部为花篮螺栓或连接环。

9.如权利要求5所述的上猪尾管吊装系统，其特征在于：所述吊点固定在上集合管上，所述固定为焊接固定或嵌套固定或嵌套后焊接固定；所述连接部为花篮螺栓。