合成氣/鍋爐給水預熱器的設計與制造

第4期中氮肥2011年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul.2011合成氣/鍋爐給水預熱器的設計與制造付雪鋒,李小平,唐文光(川化股份有限公司,四川成都610301)[中圖分類(lèi)號]TQI13.264[文獻標識碼]B[文章編號]1004-9932(2011)04-0049-0我公司化肥廠(chǎng)引進(jìn)合成氨裝置在2003年節(如設計壓力、設計溫度、介質(zhì)特性、工藝條能技改(裝置生產(chǎn)能力提高20%)時(shí),將氨合件)、材料焊接、設備結構、制造工藝、使用方成塔(105-D)結構改為了 Casale軸徑向式,合要求等,同時(shí)應盡量減少用材品種和規格。成塔出口工藝氣溫度因此由原來(lái)的320℃提升至21殼程340℃以上。熱負荷增加后,合成廢鍋(123-C)從工藝介質(zhì)、操作溫度、操作壓力、材料焊無(wú)法滿(mǎn)足擴產(chǎn)后的生產(chǎn)需要,因而在123-C上游接性等綜合考慮,筒體材料選用Q345R,接管增設了1臺合成氣/鍋爐給水預熱器(123-CA),材料選用16MnⅢ以回收合成反應熱,降低進(jìn)入123C氣體的溫2.2管程度。但123C投運后經(jīng)過(guò)1a的運行,暴露出管程工藝介質(zhì)中H2的體積分數為5367%,些設計缺陷,化肥廠(chǎng)根據生產(chǎn)裝置的實(shí)際情況管程設計壓力為2573MPa。由道爾頓混合氣體對設備提出了一些新要求,于是對該設備重新進(jìn)分壓定律可知,設計條件下氫的分壓為25.73行了優(yōu)化設計。0.5367=13.81MPa,根據美國 APIRP941《鋼在1設計參數氫環(huán)境中的操作極限》的納爾遜曲線(xiàn),管程材料選用21/4Cr-1Mo(即國標12Cr2Mol)合成氣/鍋爐給水預熱器(123CA)為立式管箱筒體、封頭材料選用12Cr2MolⅣ;換單管程式固定換熱器,容器類(lèi)別為Ⅲ類(lèi),換熱面熱管選用 ASME SA213T22(其化學(xué)成分與積386m2,換熱管管束級別為I級,管子與管12Cm2Mol相近);管板材料選用12Cr2MolⅣ板的連接形式為強度焊加貼脹,主要設計參數見(jiàn)并在管板與換熱管焊接面上堆焊一層奧氏體組織表1的 Inconel600材料;封頭人孔選用12Cr2MolⅣ表1123CA的主要設計參數螺柱選用35 CrMoA,螺母選用30 CrMoA,八角墊項目管程殼程選用1Cr5MoI。設計壓力/MPa12.52.3焊接材料設計溫度/℃Q345R之間用J427,12Cr2Mol與Q345R之平均壁溫℃間用J427,12Cr2Mol之間用R407,SA213T22腐蝕裕度/mm與 Inconel600之間用 ERNiCr-3。焊接接頭系數水壓試驗壓力/MPa36.221.33各部位連接方式的設計改進(jìn)全容積/m3(1)將管箱封頭由原來(lái)的平蓋結構改為球2材料選擇形結構,并增加人孔,大幅度降低了設備的質(zhì)量,節約了設備成本,檢修也方便。壓力容器選材必須考慮設備的操作條件(2)換中國煤化工采用強度焊加貼脹,在CNMHG.600合金,[收稿日期]20114143其目的是改善x組織仕,管子與管板[作者簡(jiǎn)介]付雪鋒(1977—),女,河南周口人,工程師焊后不需進(jìn)行焊后消應力熱處理。50·中氮肥第4期(3)管板與殼體、管箱的連接采用GB證后才能擔任焊接工作。12Cr2Mol組焊焊縫焊151—1999圖18中的b型結構。該連接方式適前應預熱,最低預熱溫度200℃,焊后熱處理溫用于高溫、高壓工況。管箱側堆焊 Inconel600度為680-~720℃。Q345R組焊焊縫焊前預熱至合金,焊后可免作熱處理。125~175℃,焊后580~620℃熱處理。(4)管程、殼程對外連接的工藝接管不采(2)Q345R需作A類(lèi)焊縫產(chǎn)品焊接試板,用法蘭結構,而是用焊接。接管與殼體的焊接接12Cr2Ml需作B類(lèi)焊接接頭鑒證環(huán)。產(chǎn)品焊接頭型式及尺寸參照HG20583-1998和GB150—試板尺寸、試樣截取、試驗項目及合格要求均依1998中的相關(guān)規定,采用全焊透型式。據JB4744-2000。受壓元件的強度計算(3)管板堆焊按照《管板堆焊技術(shù)要求》進(jìn)行。123CA的主要受壓元件包括:上、下管箱4)換熱管與管板連接采用強度焊加貼脹球形封頭,管箱筒體,殼程筒體,人孔部件,接(貼脹方法由制造單位自定),免作焊后熱處理。管,換熱管,上、下管板等。受壓元件的強度計換熱管與管板焊接接頭按GB151-1999附錄B算依據GB150-1998和GB151--1999的相關(guān)公進(jìn)行焊接工藝評定。焊接時(shí)嚴格控制焊接線(xiàn)能,式進(jìn)行,經(jīng)設計、校核得到各受壓元件名義尺避免裂紋產(chǎn)生。寸:管程筒體厚度,管程封頭厚度68(5)制造單位可根據自己的實(shí)際經(jīng)驗,在mm,殼程筒體厚度,管板厚度18?mm保證焊接質(zhì)量的前提下,按規定自定焊接坡口的(不含堆焊層)。型式。5制造技術(shù)要求(6)與殼程、管程殼體相焊的所有零部件均應在焊后熱處理前焊在殼程、管程殼體上,熱5.1材料處理后不得再施焊。(1)制造廠(chǎng)對入廠(chǎng)的材料應進(jìn)行檢測和驗(7)管箱與管板連接處的焊縫坡口均堆焊收,以確保所購材料符合相應標準和設計文件的 nonel600,堆焊完成后分別進(jìn)行焊后熱處理要求。熱處理完成后進(jìn)行管箱與管板的焊接,焊后可免(2)殼程筒體材料Q345R在正火狀態(tài)下作焊后熱處理。使用(3)換熱管采用進(jìn)口 ASME SA213T22冷6檢驗和驗收拔無(wú)縫管,正火加回火狀態(tài)供貨,不允許拼焊;(1)設備所有A、B類(lèi)焊縫均按JBT其外徑偏差+0.1mm,壁厚偏差+10%;換熱4730.2-2005進(jìn)行100%射線(xiàn)探傷,Ⅱ級合格管逐根進(jìn)行20MPa水壓試驗,穩壓不少于10并按JB/T4730.3-2005進(jìn)行20%超聲波探傷,min,不得出現滲漏現象;按B丌T4730.3—2005Ⅰ級合格;C、D類(lèi)焊縫按JB/T4730.5-2005中的4.5要求進(jìn)行超聲波探傷,不得出現大于或進(jìn)行表面無(wú)損傷探測,Ⅰ級合格。等于Ⅰ級對比試樣人工缺陷回波的基準幅度。除(2)所有的接管角焊縫按JB/T4730.3以上要求外,換熱管材料還應滿(mǎn)足“換熱管訂2005中的5.1進(jìn)行超聲波探傷,直徑≤200mm貨技術(shù)要求的接管參照執行。(4)所用焊接材料應按J/T4747—2002(3)焊接坡口表面焊前按JB/T4730.5《壓力容器用焊條定貨技術(shù)條件》要求選擇。005進(jìn)行100%滲透檢查,I級合格。5.2制造要求(4)管板與殼程筒體的最后一道環(huán)焊縫用(1)壓力容器產(chǎn)品施焊前,應對受壓元件氬弧焊打底,按JB/T4730.5-2005進(jìn)行表面檢之間的對接接頭、要求全焊透的T型焊接接頭測,不能有裂紋類(lèi)缺陷,合格后進(jìn)行整道焊逢的以及堆焊層進(jìn)行焊接工藝評定。焊接工藝評定按焊接。整中國煤化工B/4730.3-JB478-200進(jìn)行。焊工必須按照《鍋爐壓力200進(jìn)行CNMHG合格,表面按容器焊工考試規則》進(jìn)行考試,取得焊工合格JB/T4730-2005進(jìn)行滲透或磁粉檢查,I級合格。第4期中氦肥No 42011年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2011影響多元料漿工藝燒嘴長(cháng)周期運行因素及對策吳純馬(安徽淮化集團有限公司,安徽淮南232038)[中圖分類(lèi)號]TQ545[文獻標識碼]B[文章編號]1004-9932(2011)04-0051-030引言1工藝燒嘴基本情況我公司現有2套加壓煤氣化裝置,1套采用多元料漿工藝燒嘴系北京航天十一所生產(chǎn)。德士古水煤漿加壓氣化工藝,為美國德土古公司工藝燒嘴采用三流道外混式結構設計(見(jiàn)圖1)。的專(zhuān)利技術(shù);另1套采用多元料漿加壓氣化工最里流道是氧氣,稱(chēng)為中心氧,最外流道也是氧藝,為我國西北化工研究院的專(zhuān)利技術(shù)。開(kāi)車(chē)初氣,大部分的氧氣在此通過(guò),稱(chēng)為外環(huán)氧。中心期,氣化爐工藝燒嘴的使用周期都很短[德士氧流量為總流量的12%~16%。中間流道是多古工藝燒嘴只能維持在10d左右,有時(shí)不到1元料漿。中心氧能提高氧氣和多元料漿的返混程周,遠達不到設計使用壽命(連續運行40d);度,外環(huán)氧能減輕多元料漿對爐膛內壁的沖刷磨而多元料漿氣化工藝燒嘴也基本維持在1周左損。燒嘴頭部有冷卻水盤(pán)管,前端有水夾套冷右,最長(cháng)18d(設計使用時(shí)間1.5~2個(gè)月)],卻,以保護燒嘴不被燒壞。燒嘴主要材料是嚴重制約了系統的正常運行。在公司相關(guān)技術(shù)人 INCONEL60,頭部是UMCo50。外環(huán)氧管與煤?jiǎn)T的努力下,經(jīng)反復攻關(guān),終于將這一難題成功漿管所夾環(huán)形通道經(jīng)流的介質(zhì)為純度≥99.6%、解決。德士古爐工藝燒嘴與多元料漿工藝燒嘴結壓力8.2MPa的氧氣,從中外噴頭所夾環(huán)隙噴構基本相同,本文以多元料漿工藝燒嘴為重點(diǎn)出,其作用是使多元料漿均勻霧化并與之發(fā)生化分析影響燒嘴長(cháng)周期運行因素及對策。學(xué)反應而使其氣化;中間煤漿管與中心氧管之間通道經(jīng)流的介質(zhì)為濃度62%、壓力78MPa的[收稿日期]2010-1221作者簡(jiǎn)介]吳純馬(1975-),男,安徽準南人,工程師,安多元料漿,從中噴頭噴出,進(jìn)入氣化爐內與氧氣徽淮化集團有限公司合成氨廠(chǎng)氣化作業(yè)區區長(cháng)。發(fā)生化學(xué)反應生成產(chǎn)品煤氣;內側中心氧管經(jīng)流0《0《0和0O《O《0《0《O《門(mén)0000《)《凈《D《00你加(5)殼程按CB150198進(jìn)行水壓試驗,7結語(yǔ)合格后按HG20584-1998附錄A中B法進(jìn)行氨滲漏試驗。整臺設備水壓試驗合格后,對所有的合成氣鍋爐給水預熱器(123CA)的設受壓焊縫按JB/T4730-200進(jìn)行滲透或磁粉檢計、制造與檢驗按照GB150-1998《鋼制壓力查,Ⅰ級合格。容器》、GB151—1999《管殼式換熱器》、《壓力(6)按《管板堆焊技術(shù)要求》對堆焊管板容器安全技術(shù)監察規程》、HG20584-1998《鋼進(jìn)行檢驗和驗收。制化工容器制造技術(shù)要求》、JB/T4730—2005(7)管板加工(鉆孔和加工坡口)后,按《承壓設備無(wú)損檢測》和JBT4709200g焊JB/T4730.5-2005進(jìn)行著(zhù)色檢測,Ⅰ級合格。接規程》進(jìn)行。更新設計后,由川化永鑫公司(8)管板與換熱管采用氬弧焊,焊縫焊完設備制造廠(chǎng)制作。新的123C投入運行后一直后進(jìn)行著(zhù)色檢查,水壓試驗合格后焊縫再進(jìn)行著(zhù)工作正常,中國煤化工問(wèn)題,說(shuō)色檢查。明更新后的aYHCNMHG全、穩定生(9)管箱熱處理后對焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測。產(chǎn)需要。