氣化爐制造工藝研究

技術(shù)交流JI SHU JIAO LIU1前言氣化爐制造工藝研究國家“十五”期間加大了第二產(chǎn)業(yè)的投入，化工、煉油及煤王玉梅'李慧玲2張連仲'陳靜1化工行業(yè)有了較快的發(fā)展，一大( 1.錦西化工機械(集團)有限責任公司遼寧葫蘆島125001 )批具有市場(chǎng)潛力的項月紛紛投產(chǎn)(2.中國昊華集團宣化有限公司 河北張家口075100 )和擴大再生產(chǎn)?；ぜ懊夯ば袠I(yè)的尿素項目、甲醇項目最近幾[摘要]本文介紹了氣化爐(殼牌)的結構型式及制造特點(diǎn)，分析了年已發(fā)展到80萬(wàn)噸/年及60萬(wàn)噸/制造的難點(diǎn)，主要體現在主要零部件的焊接、探傷、熱處理、組裝及試年，石油行業(yè)的煉油規模已向驗等典型制造工藝。1000萬(wàn)噸/年努力,隨著(zhù)工藝規模[關(guān)鍵詞]鉻鉬鋼成形焊接探傷熱處理組裝試驗的逐步擴大，其生產(chǎn)工藝裝置中的主要設備也越來(lái)越向高參數、高科技含量、厚壁方向發(fā)展?，F表1設備結構數據表就煤氣化爐及其配套裝置的制造工藝研究可行性論證如下。設計規范JB4732-1995腐蝕裕量(mm)復合板0ASME VII II無(wú)復合板處52設備結構數據表(表1)設計壓力(MPa)5.2/FV試驗壓力按規范設計溫度(C)350容器類(lèi)別3“殼牌"氣化爐制造的可操作介質(zhì)工藝氣主體材料SA387Gr.11C12行性分析焊縫系數轉化率大于99%，有效氣體成分SA387Cr11CL2; 濕區主體材質(zhì)為3.1“殼牌”氣化爐工藝特點(diǎn)含量高，精合成氣中不含焦油等SA387+不銹鋼復合層;水/蒸汽“煤代油”項目符合我國能源有害雜質(zhì); 硫氧化物粉塵排放量管、 激冷管等為13CrMo44。結構調整的大方向，實(shí)施后不僅小， 煤的灰分被轉變成- -種惰性加壓煤、氧和蒸汽通過(guò)4個(gè)徑可較大幅度降低尿素生產(chǎn)成本，爐渣， 可用作道路建設用料，工向 布置的燒嘴進(jìn)入氣化爐，在膜還將為以油為原料的化工企業(yè)提藝用水可循環(huán)利用。式罩內完成合成氣的反應，該膜供資源，符合我國調整能源結構式罩是水1蒸汽循環(huán)系統中的一的發(fā)展方向。3.2“殼牌”氣化爐的結構特點(diǎn)部分，懸掛在氣化爐壓力容器“殼牌”的粉煤氣化工藝以干(1)氣化爐殼體由四部分構內。液態(tài)渣流至氣化爐的底部進(jìn)煤粉為原料，純氧作為氣化劑，成: 氣化爐殼體、拱頂/輸氣管殼人渣池排出。合成氣通過(guò)激冷液態(tài)排渣。其特點(diǎn)有:氣化爐對體、 氣體返回室殼體及合成氣冷管、 輸氣管和合成氣冷卻器進(jìn)行煤的品質(zhì)要求不高，適應性強，卻器殼體， 組成“h”形結構。殼冷卻。 在氣化爐頂部出口、合成干粉進(jìn)料，氣化率高;對稱(chēng)式多體內含 膜式壁換熱及蒸發(fā)管束和氣冷卻器 人口設置吹灰設備，為燒嘴使用壽命長(cháng);高溫氣化.碳過(guò)熱管束。 干區的主體材質(zhì)為合成氣冷 卻氣管束配備氣動(dòng)振打作者簡(jiǎn)介系統，以防止飛灰造成的積垢，影響換熱面的傳熱性能。王玉梅(1960-)女,工程師，1985年畢業(yè)于遼寧廣播電視大學(xué)午數量較多，氣化化工機械系，一直從事壓力容器制造技術(shù)工作。中國煤化工管93個(gè):儀表連HHCNMHG2009.09 I 石油和化工設備|29技術(shù)交流接管19個(gè)，輸氣管區工藝接管6土 0.1°，因此必須采用專(zhuān)用的工制時(shí) 板料與卷板機的相對位置個(gè);人孔2個(gè),合成氣冷卻器區工裝并 在生產(chǎn)過(guò)程中嚴格控制，方找正， 卷制后筒節縱焊縫組對、藝接管76個(gè);儀表連接管11個(gè)，能保 證相互間的尺寸公差。這些消氫， 并校圓，注意卷制時(shí)對相人孔5個(gè)。接管的方位尺寸的偏差將直接影同尺寸的簡(jiǎn)節所滾壓的次數應盡響到該裝置的工藝性能。量相同，以保證各簡(jiǎn)節的延伸量3.3“殼牌"氣化爐的技術(shù)特點(diǎn)因受到熱處理爐長(cháng)度的限一樣， 從而保證簡(jiǎn)節周長(cháng)一樣，(1 )氣化爐除具有耐熱鋼設 制、氣化爐安裝內件澆注耐火層 校圓后檢杳筒節的橢圓度應為土備的所有特點(diǎn)(關(guān)鍵是預熱和后熱的要求及運輸 條件的限制，設備5mm. 外圓周長(cháng)公差為土6mm,合的控制)外，還具有下列特點(diǎn):必需分20段交貨。因此為保證接格后組裝撐圓器以控制加工環(huán)縫a)設備垂直度及同軸度要求高管的軸向尺寸， 制造基準線(xiàn)的轉坡 口時(shí)簡(jiǎn)節的橢圓度。該設備囚內含膜式壁換熱且移尤 為重要。c)錐體形狀尺寸的控制澆注耐火層，為了保證受熱均c)“"h"形結構錐節規格為φ4630/φ3020,勻，確保設備使用的可靠性，要氣化爐殼體和氣體返回室殼厚度 為95mm。錐節采取分瓣在油求設備的垂直度小于20mm;同軸體 是通過(guò)輸氣管焊接固定的，為壓機上壓制。 按沖壓工藝要求，度不大于0.5mm?！?h"形結構。輸氣管的直徑為2m-壓 制后利用工裝將錐瓣組對，組從安裝考慮，內件的順利組3m,這給組裝焊接帶來(lái)-定的難對后用樣板檢查錐節橫截面的橢裝十分關(guān)鍵，這也要求設備的同度。 具體體現在如何保證輸氣管圓度應為 士5mm、棱角度不大于軸度不大于0.5mm;直線(xiàn)度小于的組 裝尺寸角度，及防焊接變形5mm， 合格后用工裝卡具將其固20mm。的措施;如何保證各節簡(jiǎn)體的軸定， 防止焊接變形，焊接完畢后對于殼體長(cháng)度較長(cháng)且直徑較線(xiàn)都在同一 平面上;殼體總裝的在車(chē)床 上加工環(huán)焊縫坡口，加工大的設備，為保證垂直度小于工藝路線(xiàn)安排。 從制造上講，輸時(shí)控制 相鄰錐節的外圓周長(cháng)公差20mm;同軸度不大于0.5mm這樣氣管 的制作難度較大。為士6mm。的指標，關(guān)鍵取決于設備的加工d)內件組裝d)球形封頭的制造工藝、組裝工藝及生產(chǎn)過(guò)程中的因為內件是國外進(jìn)口的，并氣體返回室上部的球形封頭嚴格控制。本臺設備保證同軸度非按殼體尺寸配制， 加上工藝要規格為 SR1750,厚度為60+5mm, .的最大難點(diǎn)在于錐體的制作及其求對組裝尺寸要求嚴格， 給內件采用整板壓制。 氣化爐下部的球與殼體的組裝焊接。的組裝帶來(lái)困難。內件組裝檢驗形封頭 規格為SR2325,厚度為恒力吊架基礎環(huán)水平偏差及是一個(gè)重 要的控制點(diǎn)。95mm，采取分瓣壓制。按沖壓工基礎環(huán)與殼體同軸要求同樣應注藝要求，分瓣的球形封頭在專(zhuān)用3.4“殼牌”氣化爐制造工藝要求工裝 上進(jìn)行組對、焊接，保證封b)接管數量多且位置公差要.(1)氣化爐制造工藝要求頭的橢圓度士5mm。.求高a)下料尺寸的控制e)氣化爐爐體組裝氣化爐因工藝要求，接管數簡(jiǎn)節下料時(shí)應控制長(cháng)度公差氣化爐殼體段分為8個(gè)部件量多且位置公差要求高。僅氣化為土 5mm、寬度公差土1mm;簡(jiǎn)在制造廠(chǎng) 組對，組對時(shí)包括各段爐殼體部件.上就有112個(gè)大小接節 刨邊后必須檢查對角線(xiàn)長(cháng)度及上接管、 吊耳等零件，組焊后各管。其中與內件1換熱面連接的接偏差應小于2.5mm;質(zhì)檢部檢查部件分別進(jìn)行消除應力熱處理。管間的公差土2mm;氣化爐環(huán)向后 應做好記錄好。①爐體底部的球形封頭與下16個(gè)接管及合成氣冷卻器環(huán)向12b)簡(jiǎn)節尺寸的控制部管口的接管法蘭組焊后進(jìn)行二個(gè)接管,角度偏差為0.05° ;燒嘴簡(jiǎn)體規格分為φ 46301次加工， 保證封頭與管口同軸。組裝尺寸要求更高;輸氣管的直φ 3020/ φ 3400,最中國煤化工體組對采用激光徑為2m--3m,斜插管角度偏差為95mm。簡(jiǎn)節卷制前應先MYHCNMHG藝方法進(jìn)行，以30|盧灣敷輯王設備| 20.0技術(shù)交流L JI SHU JIAO LIU保證爐體的同軸度不大于0.5mm直, 其中恒力吊架基礎環(huán)水平度將氣化爐各段水平放置地平和直線(xiàn)度小于20mm,同時(shí)在爐體及同 軸度按基準找正，內件用工臺上， 進(jìn)行整體預組裝，驗證殼外圓上刻劃出一個(gè)基準圓，基準裝臥置組裝。體各段位置偏差是否在公差允許圓應與爐體的軸線(xiàn)垂直。i)接管組裝范圍內，以確保在現場(chǎng)組裝時(shí)滿(mǎn)氣化爐殼體上四個(gè)噴嘴接管氣化爐上接管數量較多，為足 施工圖技術(shù)要求的各項指標。在設備內用工裝將其固定，其位保證接管的位置公差， 利用殼體放置后分別調整各段的水平高置由基準圓.上將基準線(xiàn)轉移過(guò)上的基準 圓，組對時(shí)采用專(zhuān)用的度，使之中心截面在同一個(gè)水平來(lái)，以保證噴嘴接管圓截面與設工裝， 從而保證相互間的尺寸偏面上， 平臺上放置專(zhuān)用工裝板，備的軸線(xiàn)垂直，接管組焊后才能差。插入式接管、管接頭等，除以便調整各段的位置、 相互間的拆除工裝。施工圖中另有規定外不應伸出殼間隙等，同時(shí)檢驗并記錄。爐體部分組焊后利用龍門(mén)吊體的內表面，以防影響內件的組標注殼體.上四條心線(xiàn)的位置架(其高度可以滿(mǎn)足內件與殼體及基準圓之間的距離，并做標的重疊尺寸)將其立起并找正固j)設備焊接記，以保證現場(chǎng)安裝時(shí)的準確無(wú)定，將內件組裝、焊接，內件組焊接按焊接工藝要求，施焊誤。裝時(shí)利用專(zhuān)用工裝，保證同軸度前檢查復 合板的對口錯邊量應不m)氣化爐除銹、油漆、包裝不大于0.5mm。內件組焊合格后，大于 2mm,焊前預熱(溫度小于和運輸再將上部錐體組焊。150C)，焊后消除應力處理除銹、油漆、包裝和運輸按f)拱頂/輸氣管組裝(690C+ 14C),焊后立即消氫施工圖和JB/4711-2003《壓力容本部分輸氣管的下料用(溫度 350C/3h )。焊縫的無(wú)損檢器涂敷與運輸包裝》要求執行，AutoCAD畫(huà)出展開(kāi)圖，然后實(shí)際測應 在焊接完成24小時(shí)后進(jìn)行。在各分段筒節的焊接端口50mm下料,端口留出研合量，質(zhì)檢部k)設備壓力試驗范圍內涂可焊性涂料，殼體分段檢查并記錄下料尺寸，滿(mǎn)足展開(kāi)氣化爐設備分為五段水壓試端口及各接管口分別用盲 板包圖尺寸。組對時(shí)用工裝及樣板控驗， 試驗時(shí)內件先不組裝。裝。制好45°角，內件臥置組裝。①氣化爐下部殼體g) 氣體返回室組裝②氣化爐上部錐體至殼體3.5氣化爐現場(chǎng)總體安裝本部分厚250mm和210mm的③拱頂/輸氣管按工程要求對氣化爐進(jìn)行現殼體為鍛件，按金工工藝要求加④氣體返回室場(chǎng)安裝，組焊各段合攏口，焊接工，厚250mm的鍛制殼體與厚⑤合成氣冷卻器按焊接工藝要求。210mm的鍛制殼體成45°角，組試驗前端口組焊試壓工裝封現場(chǎng)組焊的焊縫進(jìn)行射線(xiàn)及對時(shí)用工裝及樣板控制好45°頭，各接管安裝工裝育板，試驗超聲波檢測， 設備整體組焊完畢角，焊接時(shí)無(wú)法利用轉罐機轉動(dòng)程序 及試驗壓力按制造工藝要求后不再進(jìn)行強度(水壓)試驗,其兩部件，焊接時(shí)需全位置焊，所進(jìn)行。 試驗后將試壓封頭切割焊縫稱(chēng)為“黃金焊縫”。所以焊接以焊接應保證焊透。內件臥置組掉， 修磨殼體端口并對坡口進(jìn)行時(shí)一定保證焊透,確保焊縫質(zhì)量滲透檢測。百分之百合格。h)合成氣冷卻器組裝1)設備整體試組裝現場(chǎng)組裝順序如下:本部件的長(cháng)度較長(cháng)，組對時(shí)氣化爐各段水壓試驗合格(1) 氣化爐下部殼體部分先采用激光經(jīng)緯儀透光的工藝方法后，分別組裝內件，其中氣化爐安裝在基礎上，然后將氣化爐上進(jìn)行，以保證爐體的同軸度不大殼體部分內件需 立式組裝，其余部錐體與殼體部分組焊，焊縫無(wú)于0.5mm和直線(xiàn)度小于20mm,同部分 采取臥置組裝。內件組裝后損檢測按設備總圖要求。時(shí)在殼體外圓上刻劃出一個(gè)基準按澆 注工藝要求澆注各中國煤化工氣管部分與氣體圓，基準圓應與殼體的軸線(xiàn)垂火層。YHCNMHG面上組焊,焊縫2009.0901 石油和化工設備 |31技術(shù)交流無(wú)損檢測按設備總圖要求。雜、單臺產(chǎn)值大的特點(diǎn)，如果加藝及人才的儲備， 就可開(kāi)拓氣化(3)合成氣冷卻器部分安裝 大自身設備的改造，加大技術(shù)工 爐制造業(yè)廣闊的市場(chǎng)。哆在基礎上。(4)將拱頂/輸氣管和氣體返.參考文獻回室部分的組焊件，分別與氣化[1]JB4732- -95《鋼制壓力容器-分析設計標準》全國壓力容器標準化技術(shù)委員爐部分及合成氣冷卻器部分進(jìn)行會(huì )發(fā)行1995-10-15實(shí)施組焊，焊縫無(wú)損檢測按設備總圖[2]GB150- -1998《鋼制壓力容器》國家技術(shù)監督局發(fā)布1998- -03-20發(fā)布要求。[3] GB151-1999《管殼式換熱器》國家質(zhì)!技術(shù)監督局發(fā)布1999- 02- -26發(fā)(5)設備整體組焊完畢后不布再進(jìn)行強度(水壓)試驗。[4]《壓力容器安全技術(shù)監察規程》中國勞動(dòng)社會(huì )保障出版杜出版發(fā)行1999年10月第1版4小結[5]JB4708- 20000鋼制壓力容器焊接工藝評定國家機械工業(yè)局國家石油和化學(xué)工業(yè)局2000 -08- -15發(fā)布通過(guò)上述對氣化爐這一典型[6] JB/T4709 -2000 《鋼制壓力容器焊接規程》國家機械工業(yè)局國家石油和化設備的結構特點(diǎn)、制造工藝要求學(xué)工業(yè)局2000 -08-15發(fā)布的分析可知，氣化爐具有結構復資訊門(mén)煙氣脫硫新技術(shù)躋身國際前列.本刊訊截至8月底，采用國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心、四川大學(xué)等開(kāi)發(fā)的新型催化法煙氣脫硫技術(shù)建成的10000Nm2/h煙氣脫硫示范工程，在廣東成功運行1年。運行結果顯示，這套具有我國自主知識產(chǎn)權的技術(shù)設備煙氣脫硫效率達到95%以上，同時(shí)實(shí)現了廢水、廢氣“零排放”，而且副產(chǎn)物硫酸、硫酸鹽等還可資源化綜合利用。專(zhuān)家表示，這套工業(yè)化示范裝置的穩定成功運行，標志著(zhù)我國在這一領(lǐng)域已走在世界前沿，為我國環(huán)境治理和資源綜合利用開(kāi)辟了新的空間。在國家自然科學(xué)基金和國家科技攻關(guān)項目資助下，我國科研人員經(jīng)過(guò)20多年的探索開(kāi)發(fā)成功的新型催化法煙氣脫硫技術(shù)，突破了脫硫劑的原料與產(chǎn)品出路兩大技術(shù)難點(diǎn)。有關(guān)專(zhuān)家表示，該技術(shù)將改變高開(kāi)采、高污染、高消耗、低效益(“三高一低”)的二氧化硫治理模式，同時(shí)，有望改變以往我國煙氣脫硫技術(shù)和設備基本依靠進(jìn)口，既要付出高額技術(shù)使用費又難以適應國情的局面?，F在，該技術(shù)已列入國家當前優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)項目，成為循環(huán)經(jīng)濟關(guān)鍵支撐技術(shù)。專(zhuān)家分析，該工藝集成了新型催化脫硫劑、新型脫硫反應器和新型脫硫工藝，具有五大特點(diǎn)。一是消耗少、效益高。按減排1000萬(wàn)噸二氧化硫計，采用傳統的石灰石-石膏法，需消耗石灰石約2300萬(wàn)噸;而新型催化法脫硫劑消耗量?jì)H為20萬(wàn)噸，脫硫成本可降低約60億元，同時(shí)可減少二氧化碳排放量約700萬(wàn)噸，回收硫資源生產(chǎn)硫酸1500萬(wàn)噸。二是用可再生的酒糟、秸稈、食用菌菌渣等替代一次性不可再生的煤、焦油以及寶貴的木材等資源來(lái)制備脫硫催化劑，充分實(shí)現了廢物綜合利用。三是催化氧化溫度低、適.用濃度范圍大。新型煙氣脫硫催化劑抗毒性強、壽命長(cháng)、低溫催化活性高，可以在二氧化硫濃度0.05%-2%、煙氣溫度60%C- 200C的條件下使用。而以前的催化法脫硫技術(shù)僅適合于反應溫度高、氣體前處理凈化程度高、二氧化硫濃度高的煙氣凈化。四是脫硫副產(chǎn)物為硫酸或硫酸鹽產(chǎn)品，附加值高。五是投資回收期短。一般4~5年即可收回投資,如算上每年少交的排污費，則當年就可收回投資。中國煤化工YHCNMHG32萬(wàn)法聶指工設備I 2009.09