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二段转化炉为干烧式转化炉，其上部锥段设计有12根空气分布管，燃烧段设计操作温度为1346℃，催化剂反应段设计操作温度为900℃。设备内壁设计有耐火衬里，耐火衬里分耐火层和隔热层，耐火层厚度为100mm，材料为GC94，隔热层厚度为180mm，材料为含锆陶瓷纤维毯和VSL50；耐火衬里通过焊接在筒体内壁上的2430根“Y”型锚固钉固定，锚固钉材质为INCOLOY 800H。设备下部有刚玉砖砌筑的拱顶，拱顶上面铺放刚玉球，刚玉球上部填装2层催化剂，催化剂上部铺放刚玉砖。在该设备金属外壁涂有热敏油漆，用于监控设备内部耐火衬里使用情况，热敏油漆变色温度为275℃。
二段转化炉内部耐火衬里使用时间较久，耐火层已龟裂严重，部分裂纹宽度不小于5mm，在上部人孔区域已有耐火材料局部脱落和内部隔热层材料粉化的情况，从而使设备内部热量外溢到金属壳体，设备外壁温度从正常的220℃上升到316℃，引起人孔部位热敏漆变色。装置大修期间，对二段转化炉上部人孔耐火层脱落和隔热层含锆陶瓷纤维毯粉化部位进行局部清理，使用GC94、VSL50材料进行修补，裂缝采用含锆陶瓷纤维毯填充，处理后二段转化炉人孔外壁温度未得到改善。
原因分析
1）耐火层呈现不规则龟裂情况，宽度不小于5mm的人孔区域裂纹比较多，在装置大修中虽然采用了含锆陶瓷纤维毯填充，但在1346℃高温工艺气长期冲刷下，填充的陶瓷纤维毯运行不久就被吹损，耐火层与隔热层间出现窜气通道，导致更多热量传递到外壁上。
2）耐火层裂纹宽度过宽，裂纹又显不规则性，在运行工况下裂纹无法相互闭合，导致暴露在高温工艺气中的“Y”型锚固钉较多，高温通过“Y”型金属锚固钉传递到外壁上。
3）装置大修期间，采用木锤对人孔区域耐火衬里敲击检查，人孔周围局部区域有明显回音，判断耐火衬里内部已形成空腔，导致耐火衬里含锆陶瓷纤维毯隔热性能下降。
4）耐火材料的主要成分是Al2O3、SiO2，二段转化炉进口工艺气H2含量为53.88%，N2含量为0.92%，二段转化炉出口工艺气H2含量为49.15%，N2含量为29.60%，上人孔至空气分布环段设计操作温度为1346℃，在高温环境下，耐火材料内SiO2与H2发生反应形成SiO，造成硅含量减少，导致耐火材料内部结构变化，耐火材料隔热性能发生下降。同时当H2含量超过50%，温度超过1300℃时，硅含量损失直线上升。
5）设备长时间高温运行，隔热层材料硅、钙离子发生迁移，隔热耐火材料含锆陶瓷纤维毯变得疏松、脆弱、易碎，出现隔热层材料粉化情况，隔热性能下降。
综上所述，二段转化炉上人孔区域耐火衬里存在开裂严重、耐火材料组织发生改变、隔热层内部发生疏松、形成空洞，引起耐火衬里含锆陶瓷纤维毯隔热性能下降，引起上人孔区域外壁温度偏高，影响设备安全运行。
