壳牌干煤粉气化炉关键设备的制造

论文壳牌干煤粉气化炉广场关键设备的制造林丽华(大连中集物流装备有限公司辽宁大连116600 )[摘要]介绍了年产50万晚甲醇工程项目 气化关键设备一壳牌 干堞粉气化炉的主要结构、主要参数及制造方法，并对其主要部件的制造过程进行了总结。. [关键词I壳牌干谋粉气化炉制造总结近年来，采用的比较先进的煤产能力大，以块煤为原料尤其适化碳输送，适合用于做甲醇的气化工艺有，德士古水煤浆气化应褐煤， 主要适合用于城市煤气原料。 但其关键问题是国产化炉、鲁奇炉和干粉煤气化工艺等的生产， 鲁奇炉生产的合成气中率低， 装置投资高。.三种。甲烷含量高(8%~10%),且含焦油、由上述对比可以看出，大型干德士古水煤浆气化炉是1978酚等物质， 气化炉需设置废水处法煤粉 气化是当今世界上解决煤年推出的。其技术特点是对煤种理及回收装置和甲 烷分离装置，的高效利用、综合利用、清洁利用的适应较宽，对煤的活性没有严生产流程长、投资大。的最优工艺。其中的核心设备就格的限制，但对煤的灰熔点有一-壳牌千粉煤气化炉的主要特是一- 干煤粉气化炉。定的要求(-般低于1400)。单点是干粉煤进料， 煤种适应广;由于国内煤化工和煤制油技炉生产能力大，碳转化率高达气化温度高 ( 1500~1700C),碳96%- -98%，排水中不含焦油、酚等转化可达 98%左右，产品气中甲污染物，煤气质量好，有效气成分烷含量低， 有效气含量高达.(CO+H,)高达80%左右，甲烷含量90%;与德士古水煤浆气化炉相低，适宜制合成气。单炉投煤量从比氧耗可降低 15%~25%;单炉生360吨/天到1500吨/天，气化压力产能 力大,达860~2000吨煤/天;mr从2.6MPa到6.37MPao采用水冷壁，无耐火衬里，维护鲁奇炉是目前世界上建厂数工作量小; 气化热效率高，冷煤量最多的煤气化技术，运行中的气效率可达 80%;七是气化废水气化炉达数百台。上世纪70年代单处理较简单， 可以做到零排放。台炉产气量65000Nm/h, 80年代单它的有效气中CO 含量高( 60%以台炉产气量90000 Nm/ho鲁奇炉生上), 如果能改氮气输送为二氧经芽作者简介I林丽华女工程师， 大连中集物流装备有限公司从事压力中国煤化工工作。YHCNMHG14术的迅速发展，壳牌煤气化工艺表1主体材料在我国得到了推广，气化关键设名称部件规格材料备压力容器已经成为粉煤加压技封头675+5SA387Gr. 11CL2+NO 88285复合板术的核心设备，本文结合其材料气化炉简体890+5 .SA3876.11CL2+NO 885复合板特殊，几何尺寸大，技术要求高，简体、锥体 865, 680. 895 SA37.11L2制造难度大的特点，对设备的主|导管886. 665SA387Gr.11CL2要制造工艺加以总结。简体、锥体 δ70SA3876.11CL21气化炉气体返回窒5210SA336F11CU2簡体(支管)8285SA336F11CL21.1气化关键设备压力容器的结构简体、锥体870+5SA387Gr. 11CL2+304L复合板(如图)废热锅炉.气化关键设备压力容器由气870， 880SA3876r11CL2化炉、导管、气体返回室和废热锅接管、法兰锻件SA182F11CL2 (SA182F11CL2+堆焊镍基四大件组成，压力容器外壳材料选用抗氢腐蚀的S387Cr1.C2材料表2主要焊接材料和焊接方法与湿气氛接触的压力容器外壳如气化炉底)采用SA387Grl 1.CL2+N08825主体材料焊接方法.焊接材料/规格复合板。其它与气体接触温度为I SA3876r.11CL2SMAW (手工焊)E8016-B2/4. φ5{焊条)380C，最高工作温度为365C，合钢板对接焊缝SAW(埋狐焊}FBP2-EB2-B2/φ4 (焊丝)成器冷却的压力容器外壳均采用SA387G.11CL2+N08825 | SAW (埋弧焊)FBP2-EB2-B2/φ4(焊丝)40mm厚的耐热衬里加以保护,以便SMAW (手I焊)E8016-B2/◆4. φ5(焊条)使压力容器得到-一个安全备用反MOW(手工堆焊)ENCMo 3/φ4(镳基焊条)应时间，避免无法控制的操作失SA387r11CL2+304LSAW(埋弧焊)FBP2-EB2- -B2/φ4(焊丝)误(膜式壁破裂)造成压力容器局部F8P2-EB2- B2/φ4(焊条)快速升温。MOWl手工堆焊}E309Uφ4; E308U/φ4(不锈钢焊条)接管内璧堆焊镍基GTAW-AU(小管堆焊)| ERNCMo 3/$1.2(镍基焊带)1.2设计参数ENCrMo-3/$32. φ4(镳基焊条)气化炉的设计压力为5.1MPa,操作压力4.2 MPa;合成器冷却器底部采用复合板的部位，设计器过壳施工图进行了全面制造工艺性热段采用复合板的部位设计温度2气化关键设备的制造工艺 审查， 经认真分析后认为有以下为450”,最高工作温度为395C:设技术准备八个制造难点:备其余部分的设计温度为350C,最(1)气化关键设备的结构尺寸高工作温度为2719C,工作介质为合2.1制造难点和外形尺寸大，总高度50.2米，宽成气,焊接接头系数为1.0,腐蚀裕量由于气化炉长期处于高温,加度约15米,设备重量约1282吨(其5.0mm,壳体的材料为SA387C.11 1.2压腐蚀介质工况下，操作条件十中内件重241吨,壳体重1039 吨)，三类压力容器，热处理，容器净重分刻苛，因此从设计材料、生产制设备接管开孔数量多达229个。1023吨,内件258吨。压力容器外造及检测手段等都有极严格的事其中，与化炉(462吨,其中壳壳材料见表1,焊接材料和焊接方求，为确保和提高制造中国煤化工管93个;废热锅炉法见表2。对气化关键设备压力容MHC N M H G:体重372吨)接管15论文广场99个;气体返回室(217吨,其中高及切向圆形成，对内件的调整置、水压试验工装、内件的安装外壳体重202吨)接管29个;导管(96其困难非常大。 内件与外壳之间轨道等大型工艺装备， 从而确保吨，其中壳体重80吨)接管8个。振打装置的安装调整 质量将直接了 设备制造质量。(2)制造公差要求严影响内件的使用寿命。内件的中SEG对设备的整体制造公差要心线与外壳中心线的同心度调整，3 主要零部件的制造求远高于ASME及国内同类产品煤烧嘴、点火烧嘴及火焰观察口的要求。如:各简体之间，筒体的形位公差的调整是气化炉内件为了便于生产，将整个气化关与封头或锥段之间的环向焊接接调整的重点。键设备分为四部分进行制造:气化头(B类焊接接头)错边量，对于复(6)设备现场黄金焊缝的安装炉、 导管、气体返回室、废热锅炉。合板的错边量≤2mm,其它筒节复位，由于黄金焊缝焊后无法做的错边量≤5mm。简节及锥段纵水压试验， 施焊条件差，因而该焊3.1气化炉向焊接接头(A类焊接接头)的错缝的焊接将作为现场工作的重要气化炉分为上下两段制造，上边量≤2mm;气体返回室45°斜质量控制点。段包括- .段锥体和四节简体，下插管与主筒体轴线间的角度偏差(7)气化关键设备在整个制造段包括球形封头、六节筒体(其中不得超过+0.10 ;接管开孔的标过程中要 进行多次热处理,以消除两节简体为复合板)和裙座。高偏差为+ 2mm,方位的偏差为应力， 如果热处理规范选择不当，(1)锥体的制造土0.10 ;简体圆度不得超过简体就不能保证制造质量，如何选择锥体的材料为SA387Gr11CL2,内径的0.5%，且不大于15mm等热处理 工艺规范是制造气化关键壁厚为95mm,大端直径为中4630mm,等。该公差要求对于制造而言其设备的又- 一个关键。小端直径为φ 3020mm,按我公司难度是非常大的。(8)由于壳体的焊前要预热，焊油压机的现有能力,锥体分六片油(3)水压试验难度大后作消氢处理，这样使焊工操作压成型，为此设计锥体压模胎,利由于设备自重加上盛水后重条件十分恶劣， 而且简体壁厚，对用油压机和压模胎具压型，压型量大，这时试水时垫墩的数量及简体的椭圆度、 对接错边量等几后用样 板检查成型偏差，对压型布置对设备的安全性尤为重要，何尺寸要求很严， 给零部件的制.的瓣片进行二次号料并采取碳弧因而水压试验的强度计算是非常造 带来相当大的困难。气刨后砂轮打磨的方法加工坡口。重要的。要保证六片组对成的锥体几何尺(4)设备的整体预组装难度大2.2技术准备寸符合工艺要求，纵缝的对接错由于设备结构尺寸大，重量分析以上制造难点,为确保制边量不大于2mm，椭圆度不大于重，所以预组装调整非常困难，而造质量， 我们在原设计技术要求基15mm确实是相当困难的，为此我这时的预组装将直接影响设备施础 上又提出相应的制造工艺要求。们采取了锥体六片在锥体组对胎工现场的组对及焊接质量，故这制订了气体返回室45°接管上进行组对点固的措施，为减少是气化关键设备外壳制造的一个的制造工艺方案、 整体预组装方焊接变型，保证锥体的几何形状，重要质量控制点。案、气化关键设备外壳与内件的焊前对六条焊缝同时进行预热，(5)气化关键设备外壳与内件组装方案、 现场黄金焊缝组装方由六名焊工同时焊六条焊缝，焊的安装案等。缝均经100%射线探伤、100%超声内件与外壳的安装是对两大波探伤和100%磁粉探伤检验合部分各自制造质量的一个总体检2.3 工艺装备的设计格。锥体环缝坡口在探伤合格后，验，其组装质量的好坏也将影响为保证产品制造符合设计要按图纸的要求进行加工，加工时整个设备开车、设备的正常运行。求， 对关键零部件的加工、组对接保证上下两端面平行并垂直通体尤其是气化炉部分是整个设备的管、 焊接预热及内件的的直线中国煤化工造核心，内件与外壳的连接接口约80计了锥 片压模、锥体组对fY片C N M H G SA387Gr11CL2/左右，其内件中心、煤烧嘴的中心接管焊 接工装、焊接预16SA387Gr1 ICL2+N08825。简体内径热，由八名焊工同时焊八条焊缝变形， 我们采取了防止焊接变形为φ 4630mm和φ 3020mm。简体板厚的措施， 减少了焊接变形，因此获的工装。 焊前预热不小于150C,焊分别为95mm、65mm、80mm、90+5mm。得了球形封头组对一-次成型，免后立即消氢热处理 (消氢温度350C/对于内径为中4630 mm的简体需要去了油压校形工作。3H )。对焊缝进行100%射线检验、2张板拼接，下料时要考虑焊缝的(4)气化炉的整装工艺100%超声波检验、100% 磁粉检验。收缩率并留直边的压头量(板厚超气化炉分别按上、下两段组对简 体上的开孔采用镗床加工管孔，过70mm),同时应严格控制板边对环焊缝，按照每节筒节所做的标对开孔坡 口处进行表面磁粉检验，角线长度差不大于2 mm (同时号出记进行组对和焊接。为了避免环组对各 接管等所有与壳体相焊的简体焊接试板一块)，以便保证筒焊缝错边量和筒体椭圆度的超差，焊接连接件， 焊接完毕后,对导管体组焊后达到图纸的要求。板厚我们利用简体组对的外卡箍及内进行最终 的消除应力热处理，热处小于70mm的纵环缝坡口在刨边机支撑胎等工装。 气化炉壳体上的理工艺为 690土14C,对热处理的焊上刨边成型，板厚超过70mm环缝开孔划线是以筒体下端面为辅助缝应进行 100%超声波检验、100%坡口为机加工成型，纵缝坡口在.基准，确定N10.1~10.8反应器膜式磁粉检验。卷制筒节后气割切除合拢纵缝两水冷 壁进口所在位置为该气化炉壳侧直边部分，打磨纵缝坡口并对体的开孔基准，并以此基准划各接3.3 气体返回室坡口表面进行100%MT检验。简节管开孔线，保证N4开车烧嘴与NS(1)气体返回室是气化关键设采用冷滚成型，纵縫组对时应严点火烧嘴之间的15°角度及553.5mm备压力容器中焊接难度最大的部格控制错边量不大于2mm。纵缝焊的距离，确保二者组对的空间交件, 筒体主体主要由壁厚为70 mm前预热≥150C,焊接接头两侧叉点，保证N6.1、6.2火焰观察孔与的SA387G.1ICL2、 壁厚为285 mm.150mm范围内，施焊时的最高层间N5在同一平面上。特别是在组对210 mm的SA336F1 1CL2锻件及壁厚温度≤250C,焊接采用外侧焊接N4、N5接管时，为了保证与内件组为 50 mm的SA387Gr.11CL2球形封内部清根，清根后的表面进行对时的尺寸，设计专用的工装及头所组成。 壳体接管上的孔是以100%MT检验合格后进行内侧焊接管组焊胎进行接管的安装，N5 N52.1-52.4 接管孔的中心线为基准接，焊后立即消氢热处理。焊缝经与N6.2组对时采用盲板透光检验划线 并进行机加工开孔，开孔处100%射线探伤、100%超声波探伤两孔是否在同一直线上，以确保的坡 口进行100%磁粉探伤检验。和100%磁粉探伤检验合格，对复接管的组对符合图纸的要求。气体返回室45°斜插管与主简体合板面层和过渡层须进行100%着接管与筒体组焊前采用圆型的开孔是利用内、 外壁样板进行色检验。由于简体直径大以便环预热装置进行预热,预热温度≥划线并进行气割， 开孔前整体进焊缝的组对和防止热处理的变型，150, 焊后立即进行消氢热处理炉 预热，利用辅助工装制作坡口在简节内部增设工装支撑。(消氢温度350C/3H)。焊缝经100%并 对坡口进行100%磁粉探伤检(3)球形封头的制造射线检验、100%超声波检验、100%验。球形封头材料为磁粉检验。气化炉的上、下段分别(2)气体返回室45°斜插管与SA387Gr11CL2+N08825),成形后最进炉进行焊后消除应力热处理，主简体组对， 为了保证斜插管45°小厚度为δ 75+5mm采取复合板先热处理的温度为690士 14C。 对热及偏 差的要求，利用精加工的工分瓣成型后拼接，球形封头分8片处理后的焊缝进行 100%超声波检装将返 回室分支管调整好，检验瓜瓣和顶部球缺片一块，在球片验、100%磁粉检验。各部分的尺寸满足要求。为了防压模胎上进行中温压型，中温压止焊接变形，采取防止焊接变形型的温度为650° + 20°。为保证球3.2导管的工装，并将其工装点焊在气体形封头的组对质量，球瓣的纵缝导管共由5节简节组成，内径为返回室主简体与分支管上。 对于坡口采取了在球瓣胎上进行机加φ 3020mm,材料为SA387中国煤化工我们建立了一整套工，由于球片压型和坡口成型较其中三节壁厚为 86 mm订了45°分支管的好，焊前对八条焊缝同时进行预为65 mm。铆工组对时MYHCN M H G整个的组对形式17论文广场和焊接位置加以说明。变形，我们在热处理前组装防变和位置及水压试验封头进行强(3)焊接形的工装。度计算。焊前预热温度≥170C (对筒体厚度为285 mm采用指型电加热4热处理6整体预组装器内壁加热的方式，对筒体厚度为210mm采用环形多排火焰加热焊前采用火焰加热器预热(预设备的整体预组装在返平的器外壁加热的方式)，预热温度为热温度不小于 150C ),焊缝经100%地面上进行，用水平仪找平平台，保持焊接全过程。焊接采用手工射线检验 、100%超声波检验、100%并将已计算的垫墩放在平台 上，焊，电流控制在200-300A，电压控磁粉检验, 焊后进行局部热处理。将气化炉、 导管、气体返回室及制在22~26V，焊接速度控制在对设备上的所有Cr-Mo钢的焊废热锅炉放在垫墩上。调整找正.10~2cm/min,焊后消氢250-300C/接接头，焊前均预热(预热温度≥四大件，在黄金焊缝0°，90°3H。焊接采用每班6人同时对称分1509C)， 焊接过程中间温度保持在180° , 270°方位上间距200 mm处段施焊，对焊接的全过程进行24小最大 250C,焊接接头中间进行中作出间隔标记，经南京化检中心时跟踪监控。焊后对此缝进行间消除应 力热处理或及时消氢热(三方检验)、现场安装单位代表、100%超声波探伤检验和100%磁粉处理。 气化炉、导管、气体反向室质量管理检验处及用户代表共同探伤检验。整个焊缝的质量满足及 废热锅炉分别进行最终焊后热确认。规定的要求。处理，严格控制了进炉前热电偶(4)最终热处理的布置位置和数量;进炉的温度7内件的安装所有焊接连接件焊完后进行和时间; 进炉后的升温速度，保最终的消除应力热处理，热处理温时间和降温速度及出炉前的出内件的安装是按照内件与压温度为690土14C,对热处理后的炉 温度。力容器外壳的组装方案进行，内焊缝进行100%超声波探伤检验和件的安装和尺寸检验经BBE、SEG .100%磁粉探伤检验5水压试验及南京化检中心的确认和审批。3.4废热锅炉气化炉、导管、气体返回室及8结束语废热锅炉段长为40500mm,筒废 热锅炉均采用特殊的工装分别体直径为φ 3400 mm，根据我公司进行水 压试验。气化关键设备在制造过程中,的实际情况，共分两段(.上段长为(1)由于气化化炉受内件安装我们抓住了设备制造难点，对关键19950 mm,下段长为20550mm),分的影响， 上段锥体与下段须在水工序实行了严格的监控， 在公司领别制造，然后两段合拢。在简体环压试验后割开， 所以在气化炉外导的亲 自带领下，在南京化检中心焊缝的组对时，为了避免环焊缝壳水压试验时， 对此处的焊缝按和劳动局驻厂监检组的监制下，生错边量和筒体椭圆度的超差，我焊接工艺的要求焊接 板厚的213。产管理人员、工程技术人员和工人们均采用特殊的工装进行调整，焊缝进行 100%超声波探伤检验、们在 一起认真贯彻制造工艺,保证使简体偏差控制在标准所要求的100% 磁粉探伤检验。水压试验合了产品的质量。通过检验说明制造范围内。格后，将焊缝切割开，并打磨坡工艺是科学合理的，达到了气化关接管的开孔线按图纸要求以口, 坡口表面进行100%磁粉探伤键设备图纸的设计要求。 日N55.1~55.4接管中心线为基准划检验。 同时在锥体和筒体相焊的线、号孔，采用机加工的方法加两端0° ，90°, 180°，270°作工坡口，并对坡口表面进行100%出标记， 以便内件组装后的焊缝磁粉探伤检验。接管组焊并经检组对。中国煤化工验合格后，分别进行消除应力热(2)由于设备直径大，处理，为防止热处理时简体产生验重量比较重， 对垫堰MHCNMHG8