水煤漿加壓氣化爐托磚板法蘭的維修

Aug.2006化肥設計第44卷第4期●54●Chemical Fertilizer Design2006年8月水煤漿加壓氣化爐托磚板法蘭的維修周夏,李祥華,孫新華,黃敏,謝春暉(山東華魯恒升化工股份有限公司,山東德州253024)摘要: 從高溫爐渣及粗煤氣的沖蝕、高溫粗煤氣的腐蝕、高溫介質(zhì)對金屬材料的燒蝕等方面分析了水煤漿加壓氣化爐托磚板法蘭損毀的原因;介紹了新更換的托磚板法蘭的技術(shù)要求、維修過(guò)程和改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:水煤漿加壓氣化爐;托磚板法蘭;雛修中圖分類(lèi)號: TQ 055. 81文獻標識碼: B文章編號:1004 - 8901 (2006)04 - 0054 -03Maintenance of Refractory Support Flange in Water Coal Slurry Pressurized GasifierZHOU Xia, u Xiang-hua, SUN Xin-hua, HUA Min, XIE Chun-hui( Shandong Hualu Hengsheng Chemical Enginering Stock Company Lld. ,Dezhou Shandong 253024 China)Abstract: The damaged ceause of the refraclory support flange of the water coal slurry pressurized gasifier was analyzed from aspects of erosion of hightemperature sludge of gasifier and crude coal gas, corrosion of high temperature crude coal gas and buming through ect. of metal material from high tem-perature medium; technical requirements, maintenance process and improvement measure were introduced for the newly replaced refractrory supportflange.Key words: water coal slumy pressurized gasifer; refractory support flange; maintenance山東華魯恒升化工股份有限公司水煤漿加壓1損毀原因分析氣化裝置為國內首套國產(chǎn)化裝置,于2004年10月開(kāi)始試車(chē)投用。2005年4月上旬,1臺氣化爐在累經(jīng)分析,造成托磚板法蘭損毀的原因是:①高計運行2964h后因托磚板溫度超過(guò)280C而故障溫爐渣及粗煤氣的沖蝕;②粗煤氣對金屬材料造成停車(chē),進(jìn)爐檢查發(fā)現損毀后的渣口磚由原φ520mm的高溫腐蝕;③高溫介質(zhì)對金屬材料的燒蝕。~φ720mm的臺階孔被沖蝕成約φ900mm的非規1.1高溫爐渣及 粗煤氣的沖蝕則直孔,托磚板法蘭內徑也由原來(lái)的φ781mm被沖托磚板錐底磚局部結構見(jiàn)圖1。在渣口磚完好蝕成約φ900mm,法蘭上有徑向深約50mm的2道或未遭受?chē)乐負p毀時(shí),出燃燒室的爐渣主要在氣化裂紋,激冷環(huán)環(huán)管上發(fā)現有縱向裂紋和數個(gè)斜向上爐中心軸線(xiàn)附近φ520 ~ φ608 mm的范圍內落下,一的孔洞,下降簡(jiǎn)嚴重鼓包,有裂縫。因當時(shí)沒(méi)有托般不會(huì )與托磚板法蘭直接接觸。但在錐底01"、磚板法蘭備件,檢修時(shí)僅更換了錐底磚、激冷環(huán)和02*、03"爐渣口磚損毀后,高溫、高速的粗煤氣攜帶下降筒。2005年7月初該臺氣化爐又一次故障停著(zhù)熔融態(tài)爐渣對托磚板法蘭產(chǎn)生嚴重的沖刷、剪切車(chē),經(jīng)檢查發(fā)現:渣口磚內孔被沖蝕成φ780mm左作用,使托磚板法蘭內孔處材料表層轉化為表面變右;托磚板法蘭從內孔沿徑向的裂紋擴展至70 ~ 80形能,從而形成對托磚板法蘭的沖蝕。mm;激冷環(huán)環(huán)管上有裂紋、翻邊;下降筒有嚴重變形1.2高溫粗煤氣的腐 蝕和裂縫。這次檢修除了更換激冷環(huán)環(huán)管和下降簡(jiǎn)在氣化爐燃燒室生成的粗煤氣中除含有Co,外,還對托磚板法蘭進(jìn)行了更換。H2,CO2和H20等主要成分外,還含有H2S,SO2等托磚板及托磚板法蘭不僅承載燃燒室耐火襯微量成分進(jìn)入激冷室前溫度高達1200C,壓力為里質(zhì)量,同時(shí)通過(guò)與其相連的激冷環(huán)承載下降簡(jiǎn)、5.8中國煤化工料在高溫氧化性介上升簡(jiǎn)質(zhì)量。托磚板法蘭的損壞與否,將直接影響質(zhì)(CMHCNMHG成氧化腐蝕。高溫氣化爐的正常使用。筆者僅就托磚板法蘭損毀的作者簡(jiǎn)介:周夏(1968年- ),男,山東陵縣人, 1990年畢業(yè)于山東工原因,以及更換托磚板法蘭的技術(shù)要求、維修過(guò)程業(yè)大學(xué)機械制造與設備專(zhuān)業(yè)，高級工程師,從事水煤漿氣化設備技和改進(jìn)措施作如下介紹。術(shù)管理工作。第4期周夏等水煤漿加壓氣化爐托磚板法蘭的維修55●下金屬與H2S,SO2接觸，會(huì )造成硫化腐蝕。在高3.2工藝準備溫高壓下，粗煤氣中的氫會(huì )侵人托磚板法蘭材料原設計托磚板與托磚板法蘭的連接見(jiàn)圖2。為中與鐵的不穩定碳化物Fe3C反應生成CH, ,使鋼基保證托磚板法蘭(也是激冷環(huán)、下降筒固定定位板)體平均含碳量降低。由于CH,在鋼基體內擴散困與氣化爐爐頂燒嘴裝配法蘭中心線(xiàn)的同軸度要求，難,便積聚在晶界原有的微觀(guān)空隙內。這一反應一在制造廠(chǎng)采用的制作方式是先焊接托磚板與托磚般從鋼的表面開(kāi)始,逐漸向內部推進(jìn),當脫碳嚴重,板法蘭，再加工固定激冷環(huán)的螺紋孔和法蘭下表生成的甲烷氣體又無(wú)法外逸時(shí),便在托磚板法蘭材面,這種制作方式在維修現場(chǎng)則無(wú)法做到。在制造料內部產(chǎn)生局部高壓,造成應力集中，使晶界原有廠(chǎng),圖2所示的托磚板與托磚板法蘭之間的焊接接的微觀(guān)空隙開(kāi)口、擴大、傳播。頭可以采用平焊和埋弧自動(dòng)焊,而在現場(chǎng)維修時(shí)不燃燒室僅不方便采用埋弧自動(dòng)焊,且必須采用仰焊。為此,維修時(shí)改變原設計的焊接接頭形式,先加工托L02-磚板法蘭的上下表面及激冷環(huán)固定用的24-M24螺紋孔,具體組焊時(shí)再采取措施保證托磚板法蘭與托磚板托磚板法蘭氣化爐爐頂燒嘴裝配法蘭的中心線(xiàn)同軸度要求。邀冷環(huán)環(huán)管由于組焊前先加工托磚板法蘭坡口,仰焊便可圖1托磚板錐底磚局部結構改為以平焊為主的焊接結構形式。新制托磚板法1.3 高溫介質(zhì)對金屬材料的燒蝕蘭連接坡口示意見(jiàn)圖3。780由于出渣口的粗煤氣和熔渣溫度高達1 200品C,在缺少任何保護的情況下金屬材料會(huì )被燒蝕，托磚板托磚板法蘭24-M24-6H均布中1160甚至燒熔。1210二5/252維修技術(shù)要求因托磚板法蘭內孔已擴大很多,對錐底磚01"、22.5"02*、03"的支持承載作用已變得較差,并且在徑向產(chǎn)生24-M24-6H_t125較深的裂紋。2005 年7月檢修時(shí),將損壞的托磚板法(I局部放大)蘭更換為新的托磚板法蘭。維修的技術(shù)要求如下。圖2原設計托磚板 與托圖3新制托磚板(1)托磚板法蘭水平度偏差不小于+4 mm。磚板法蘭連接接頭法蘭連接坡口(2)與氣化爐爐頂燒嘴裝配法蘭的中心線(xiàn)同1.25Cr- 0.5Mo珠光體耐熱鋼在高溫下具有較軸度偏差不小于+4 mm。高的熱強性和抗氧化性,有一定的抗氫腐蝕能力，(3)連接強度要考慮承載要求,要考慮燃燒室但由于鋼中含有較高含量的Cr, Mo和其他合金元與激冷室之間壓差達到0.3 MPa時(shí)的情況。素,鋼材的淬硬傾向、冷裂紋傾向和再熱裂紋傾向較明顯,可焊性較差。施工前,我們進(jìn)行了嚴格的3維修過(guò)程焊接工藝評審,經(jīng)焊接性試驗和力學(xué)性能、工藝性3.1材料準備能及沖擊性能試驗,選擇出最佳焊接工藝方案。原設計的托磚板及托磚板法蘭的材料均為3.3 焊接準備1.25Cr-0. 5Mo鋼板，屬于珠光體耐熱鋼,具體牌號首先用風(fēng)鎬將殘余的錐底磚及澆筑料打下,露為按照ASME標準生產(chǎn)的SA387Gr11C12。維修時(shí)，出托磚板及托磚板法蘭?？紤]留出適當的加工余比較了鋼板與鍛件的性能,選用ASME標準中與量后,劃出拆除舊法蘭用的氣割線(xiàn),利用手拉葫蘆SA387Gr11C12鋼板相對應的鍛件SA182F11。兩者對其進(jìn)行固定,用氧-乙炔火焰割下舊法蘭。氣割相比,鋼板沿軋制方向的性能比鍛件好,但沿厚度前先中國煤化工氣割產(chǎn)生裂紋。方向的性能比鍛件差,鋼板越厚差異越大,而鍛件TM.HCNMHG坡口,用角向磨光的各向性能比較均勻。因托磚板法蘭較厚,表面加機、丙酮何陳坡4內個(gè)儀坡口w緣50 mm范圍內的工后厚度還有86 mm,選用鍛件,既細化了材料晶熔渣、鐵銹、油污和其他有害雜物等污物,打磨至露.粒,又可得到各向均勻的內部組織,材料的承載能出金屬光澤,坡口表面進(jìn)行100%磁粉檢測，按力及耐沖擊能力都有所提高。JB4730 - 94標準1級檢驗?！?6.化肥設計2006年第44卷30.15接接頭的下面一側用角式磨光機進(jìn)行清根,清根后焊下面一側焊縫。焊接采用多層多道的施焊方法,焊接過(guò)程不中斷,24 h連續進(jìn)行。焊后立即將熔渣、飛濺物清除干凈,對焊縫外觀(guān)進(jìn)行檢查,不應有氣孔、夾渣、咬圈4托磚板法蘭 與托磚板連接接頭邊、未熔合、未填滿(mǎn)等缺陷。3.4定位 與組焊3.5焊后熱處理先將已經(jīng)加工好的坡口和上下表面以及24-焊縫焊接完畢及焊縫外觀(guān)檢查合格后,用石棉布M24螺紋孔的托磚板法蘭與激冷環(huán)及下降簡(jiǎn)組件包裹進(jìn)行消氫熱處理,以加快焊縫及熱影響區氫的逸按要求初步定位,然后用手拉葫蘆將其吊至標高位出,防止產(chǎn)生延遲裂紋及消除應力和改善組織。置,按從氣化爐爐頂燒嘴裝配法蘭中心放下的鉛錘消氫熱處理采用電加熱法,溫度300 ~340 C。線(xiàn)找托磚板法蘭及激冷環(huán)中心,用水平尺找水平,熱處理的加熱范圍:以焊縫中心為基準,兩側各不進(jìn)行定位焊。定位焊后卸下激冷環(huán)與下降簡(jiǎn)組件。小于150 mm。熱處理加熱應均勻,恒溫4 h。恒溫采用手工電弧焊,焊接工藝參數見(jiàn)表1。焊條.時(shí),在加熱范圍內任意兩點(diǎn)的溫差應小于20 C。采用低氫鈉型鉻鉬耐熱鋼焊條,牌號R307 ,其熔敷在靜止空氣中自然冷卻。金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能與1. 25Cr- 0. 5Mo主材相3.6表面無(wú)損檢測適應。焊條應經(jīng)烘干,烘烤溫度350 C,保溫1 h。焊后消氫熱處理降溫至≤50 C時(shí),對焊縫表面焊前采用電加熱片加熱法進(jìn)行預熱,預熱溫度150進(jìn)行100%滲透檢測，按JB4730 -94標準I級檢驗。~200 C。預熱在焊縫中心線(xiàn)兩側> 50 mm的范圍內均勻進(jìn)行,以防止局部過(guò)熱。為了確保焊接質(zhì)4改進(jìn)措施探討量,不論在定位焊或正式施焊過(guò)程中,焊件都按本通過(guò)對氣化爐托磚板法蘭的維修,筆者建議改要求預熱。造1"耐火磚結構尺寸,也可在改造1*耐火磚結構的表1焊接工藝參數同時(shí)擴大托磚板法蘭內孔,利用耐火磚將托磚板法焊接位置焊條直徑,中/mm焊接電流/A 焊接電壓/V備注蘭包起來(lái),使其不外露。此舉不僅可以在一段時(shí)間平焊3.2160 ~ 18022 ~27首層內保護法蘭不被高溫粗煤氣和爐渣沖蝕,而且可以4.0200 ~ 24024 ~2其他層避免或減少粗煤氣中相應成分與托磚板法蘭材料仰焊.140~ 16021 ~26所有層發(fā)生反應的可能。注:焊條牌號為R307 ,極性為直流反接。托磚板與托磚板法蘭焊接接頭上面一側焊縫參考文獻:[1]陳匡民.過(guò)程裝備腐蝕與防護[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，焊完后,用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區,然后對焊2001. 60 -72.收稿日期: 2006-05-08(上接第53頁(yè))時(shí)維護工作量少,只須每月對噴頭進(jìn)行1次清洗即季使用,在其他季節因氣溫升高后尿素顆粒的冷卻可,不僅減少了日常維護的工作量,而且有利于延固化不好,塔底尿素溫度偏高,造成尿素成品包裝、長(cháng)噴頭使用壽命。碼垛困難。(3)加強管理和維護定貨驗收時(shí)特別要注(2)選用新型噴頭經(jīng)過(guò)比較 ,選用了等密度意噴頭內外表面及孔眼的加工光潔度;噴頭定期清噴灑旋轉造粒噴頭，其具有以下優(yōu)點(diǎn):①能力適當,洗時(shí),要注意輕拿輕放,更不允許碰撞,以免造成噴無(wú)過(guò)大或過(guò)小弊端;②噴灑的顆粒均勻分布,顆粒頭變形,影響正常使用。均勻冷卻;③噴灑線(xiàn)無(wú)交錯現象,避免了顆粒并合、4結語(yǔ)粘塔底;④依塔徑大小設計噴灑范圍,不粘塔壁且中國煤化工在塔的下半部封滿(mǎn)塔斷面,可提高空氣有效作用系因素的分析,采取有數;⑤減少粉塵1/3 ~2/3,消除環(huán)境污染與產(chǎn)品損MYH小舊爬，滅利以備CNMH&備，加強管理，使公失;⑥φ0.8 ~φ2.5 mm的顆粒合格率在97% ~司尿素產(chǎn)品質(zhì)量穩定,優(yōu)級品率達99.5%,被國家.98.9%;⑦由于等密度噴灑旋轉噴頭為全封閉噴質(zhì)量監督局授予產(chǎn)品質(zhì)量免檢證書(shū)。頭,內有一定壓力,下部又有雜物沉淀段,因而運行收稿日期: 2005-09-22