水煤浆加压气化炉托砖板法兰的维修

Aug.2006化肥设计第44卷第4期●54●Chemical Fertilizer Design2006年8月水煤浆加压气化炉托砖板法兰的维修周夏,李祥华,孙新华,黄敏,谢春晖(山东华鲁恒升化工股份有限公司,山东德州253024)摘要: 从高温炉渣及粗煤气的冲蚀、高溫粗煤气的腐蚀、高溫介质对金属材料的烧蚀等方面分析了水煤浆加压气化炉托砖板法兰损毁的原因;介绍了新更换的托砖板法兰的技术要求、维修过程和改进措施。关键词:水煤浆加压气化炉;托砖板法兰;雏修中图分类号: TQ 055. 81文献标识码: B文章编号: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山东华鲁恒升化工股份有限公司水煤浆加压1损毁原因分析气化装置为国内首套国产化装置,于2004年10月开始试车投用。2005年4月上旬,1台气化炉在累经分析,造成托砖板法兰损毁的原因是:①高计运行2964h后因托砖板温度超过280C而故障温炉渣及粗煤气的冲蚀;②粗煤气对金属材料造成停车,进炉检查发现损毁后的渣口砖由原φ520mm的高温腐蚀;③高温介质对金属材料的烧蚀。~φ720mm的台阶孔被冲蚀成约φ900mm的非规1.1高温炉渣及 粗煤气的冲蚀则直孔,托砖板法兰内径也由原来的φ781mm被冲托砖板锥底砖局部结构见图1。在渣口砖完好蚀成约φ900mm,法兰上有径向深约50mm的2道或未遭受严重损毁时,出燃烧室的炉渣主要在气化裂纹,激冷环环管上发现有纵向裂纹和数个斜向上炉中心轴线附近φ520 ~ φ608 mm的范围内落下,一的孔洞,下降简严重鼓包,有裂缝。因当时没有托般不会与托砖板法兰直接接触。但在锥底01"、砖板法兰备件,检修时仅更换了锥底砖、激冷环和02*、03"炉渣口砖损毁后,高温、高速的粗煤气携带下降筒。2005年7月初该台气化炉又一次故障停着熔融态炉渣对托砖板法兰产生严重的冲刷、剪切车,经检查发现:渣口砖内孔被冲蚀成φ780mm左作用,使托砖板法兰内孔处材料表层转化为表面变右;托砖板法兰从内孔沿径向的裂纹扩展至70 ~ 80形能,从而形成对托砖板法兰的冲蚀。mm;激冷环环管上有裂纹、翻边;下降筒有严重变形1.2高温粗煤气的腐 蚀和裂缝。这次检修除了更换激冷环环管和下降简在气化炉燃烧室生成的粗煤气中除含有Co,外,还对托砖板法兰进行了更换。H2,CO2和H20等主要成分外,还含有H2S,SO2等托砖板及托砖板法兰不仅承载燃烧室耐火衬微量成分进入激冷室前温度高达1200C,压力为里质量,同时通过与其相连的激冷环承载下降简、5.8中国煤化工料在高温氧化性介上升简质量。托砖板法兰的损坏与否,将直接影响质(CMHCNMHG成氧化腐蚀。高温气化炉的正常使用。笔者仅就托砖板法兰损毁的作者简介:周夏(1968年- ),男,山东陵县人, 1990年毕业于山东工原因,以及更换托砖板法兰的技术要求、维修过程业大学机械制造与设备专业，高级工程师,从事水煤浆气化设备技和改进措施作如下介绍。术管理工作。第4期周夏等水煤浆加压气化炉托砖板法兰的维修55●下金属与H2S,SO2接触，会造成硫化腐蚀。在高3.2工艺准备温高压下，粗煤气中的氢会侵人托砖板法兰材料原设计托砖板与托砖板法兰的连接见图2。为中与铁的不稳定碳化物Fe3C反应生成CH, ,使钢基保证托砖板法兰(也是激冷环、下降筒固定定位板)体平均含碳量降低。由于CH,在钢基体内扩散困与气化炉炉顶烧嘴装配法兰中心线的同轴度要求，难,便积聚在晶界原有的微观空隙内。这一反应一在制造厂采用的制作方式是先焊接托砖板与托砖般从钢的表面开始,逐渐向内部推进,当脱碳严重,板法兰，再加工固定激冷环的螺纹孔和法兰下表生成的甲烷气体又无法外逸时,便在托砖板法兰材面,这种制作方式在维修现场则无法做到。在制造料内部产生局部高压,造成应力集中，使晶界原有厂,图2所示的托砖板与托砖板法兰之间的焊接接的微观空隙开口、扩大、传播。头可以采用平焊和埋弧自动焊,而在现场维修时不燃烧室仅不方便采用埋弧自动焊,且必须采用仰焊。为此,维修时改变原设计的焊接接头形式,先加工托L02-砖板法兰的上下表面及激冷环固定用的24-M24螺纹孔,具体组焊时再采取措施保证托砖板法兰与托砖板托砖板法兰气化炉炉顶烧嘴装配法兰的中心线同轴度要求。邀冷环环管由于组焊前先加工托砖板法兰坡口,仰焊便可图1托砖板锥底砖局部结构改为以平焊为主的焊接结构形式。新制托砖板法1.3 高温介质对金属材料的烧蚀兰连接坡口示意见图3。780由于出渣口的粗煤气和熔渣温度高达1 200品C,在缺少任何保护的情况下金属材料会被烧蚀，托砖板托砖板法兰24-M24-6H均布中1160甚至烧熔。1210二5/252维修技术要求因托砖板法兰内孔已扩大很多,对锥底砖01"、22.5"02*、03"的支持承载作用已变得较差,并且在径向产生24-M24-6H_t125较深的裂纹。2005 年7月检修时,将损坏的托砖板法(I局部放大)兰更换为新的托砖板法兰。维修的技术要求如下。图2原设计托砖板 与托图3新制托砖板(1)托砖板法兰水平度偏差不小于+4 mm。砖板法兰连接接头法兰连接坡口(2)与气化炉炉顶烧嘴装配法兰的中心线同1.25Cr- 0.5Mo珠光体耐热钢在高温下具有较轴度偏差不小于+4 mm。高的热强性和抗氧化性,有一定的抗氢腐蚀能力，(3)连接强度要考虑承载要求,要考虑燃烧室但由于钢中含有较高含量的Cr, Mo和其他合金元与激冷室之间压差达到0.3 MPa时的情况。素,钢材的淬硬倾向、冷裂纹倾向和再热裂纹倾向较明显,可焊性较差。施工前,我们进行了严格的3维修过程焊接工艺评审,经焊接性试验和力学性能、工艺性3.1材料准备能及冲击性能试验,选择出最佳焊接工艺方案。原设计的托砖板及托砖板法兰的材料均为3.3 焊接准备1.25Cr-0. 5Mo钢板，属于珠光体耐热钢,具体牌号首先用风镐将残余的锥底砖及浇筑料打下,露为按照ASME标准生产的SA387Gr11C12。维修时，出托砖板及托砖板法兰。考虑留出适当的加工余比较了钢板与锻件的性能,选用ASME标准中与量后,划出拆除旧法兰用的气割线,利用手拉葫芦SA387Gr11C12钢板相对应的锻件SA182F11。两者对其进行固定,用氧-乙炔火焰割下旧法兰。气割相比,钢板沿轧制方向的性能比锻件好,但沿厚度前先中国煤化工气割产生裂纹。方向的性能比锻件差,钢板越厚差异越大,而锻件TM.HCNMHG坡口,用角向磨光的各向性能比较均匀。因托砖板法兰较厚,表面加机、丙酮何陈坡4内个仪坡口w缘50 mm范围内的工后厚度还有86 mm,选用锻件,既细化了材料晶熔渣、铁锈、油污和其他有害杂物等污物,打磨至露.粒,又可得到各向均匀的内部组织,材料的承载能出金属光泽,坡口表面进行100%磁粉检测，按力及耐冲击能力都有所提高。JB4730 - 94标准1级检验。●56.化肥设计2006年第44卷30.15接接头的下面一侧用角式磨光机进行清根,清根后焊下面一侧焊缝。焊接采用多层多道的施焊方法,焊接过程不中断,24 h连续进行。焊后立即将熔渣、飞溅物清除干净,对焊缝外观进行检查,不应有气孔、夹渣、咬圈4托砖板法兰 与托砖板连接接头边、未熔合、未填满等缺陷。3.4定位 与组焊3.5焊后热处理先将已经加工好的坡口和上下表面以及24-焊缝焊接完毕及焊缝外观检查合格后,用石棉布M24螺纹孔的托砖板法兰与激冷环及下降简组件包裹进行消氢热处理,以加快焊缝及热影响区氢的逸按要求初步定位,然后用手拉葫芦将其吊至标高位出,防止产生延迟裂纹及消除应力和改善组织。置,按从气化炉炉顶烧嘴装配法兰中心放下的铅锤消氢热处理采用电加热法,温度300 ~340 C。线找托砖板法兰及激冷环中心,用水平尺找水平,热处理的加热范围:以焊缝中心为基准,两侧各不进行定位焊。定位焊后卸下激冷环与下降简组件。小于150 mm。热处理加热应均匀,恒温4 h。恒温采用手工电弧焊,焊接工艺参数见表1。焊条.时,在加热范围内任意两点的温差应小于20 C。采用低氢钠型铬钼耐热钢焊条,牌号R307 ,其熔敷在静止空气中自然冷却。金属化学成分和力学性能与1. 25Cr- 0. 5Mo主材相3.6表面无损检测适应。焊条应经烘干,烘烤温度350 C,保温1 h。焊后消氢热处理降温至≤50 C时,对焊缝表面焊前采用电加热片加热法进行预热,预热温度150进行100%渗透检测，按JB4730 -94标准I级检验。~200 C。预热在焊缝中心线两侧> 50 mm的范围内均匀进行,以防止局部过热。为了确保焊接质4改进措施探讨量,不论在定位焊或正式施焊过程中,焊件都按本通过对气化炉托砖板法兰的维修,笔者建议改要求预热。造1"耐火砖结构尺寸,也可在改造1*耐火砖结构的表1焊接工艺参数同时扩大托砖板法兰内孔,利用耐火砖将托砖板法焊接位置焊条直径,中/mm焊接电流/A 焊接电压/V备注兰包起来,使其不外露。此举不仅可以在一段时间平焊3.2160 ~ 18022 ~27首层内保护法兰不被高温粗煤气和炉渣冲蚀,而且可以4.0200 ~ 24024 ~2其他层避免或减少粗煤气中相应成分与托砖板法兰材料仰焊.140~ 16021 ~26所有层发生反应的可能。注:焊条牌号为R307 ,极性为直流反接。托砖板与托砖板法兰焊接接头上面一侧焊缝参考文献:[1]陈匡民.过程装备腐蚀与防护[M].北京:化学工业出版社，焊完后,用石棉布覆盖焊缝及热影响区,然后对焊2001. 60 -72.收稿日期: 2006-05-08(上接第53页)时维护工作量少,只须每月对喷头进行1次清洗即季使用,在其他季节因气温升高后尿素颗粒的冷却可,不仅减少了日常维护的工作量,而且有利于延固化不好,塔底尿素温度偏高,造成尿素成品包装、长喷头使用寿命。码垛困难。(3)加强管理和维护定货验收时特别要注(2)选用新型喷头经过比较 ,选用了等密度意喷头内外表面及孔眼的加工光洁度;喷头定期清喷洒旋转造粒喷头，其具有以下优点:①能力适当,洗时,要注意轻拿轻放,更不允许碰撞,以免造成喷无过大或过小弊端;②喷洒的颗粒均匀分布,颗粒头变形,影响正常使用。均匀冷却;③喷洒线无交错现象,避免了颗粒并合、4结语粘塔底;④依塔径大小设计喷洒范围,不粘塔壁且中国煤化工在塔的下半部封满塔断面,可提高空气有效作用系因素的分析,采取有数;⑤减少粉尘1/3 ~2/3,消除环境污染与产品损MYH小旧爬，灭利以备CNMH&备，加强管理，使公失;⑥φ0.8 ~φ2.5 mm的颗粒合格率在97% ~司尿素产品质量稳定,优级品率达99.5%,被国家.98.9%;⑦由于等密度喷洒旋转喷头为全封闭喷质量监督局授予产品质量免检证书。头,内有一定压力,下部又有杂物沉淀段,因而运行收稿日期: 2005-09-22