碎煤熔渣氣化爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造關(guān)鍵

王會(huì)瓊，李正方

(云南大為化工裝備制造有限公司，云南 曲靖 655338)

我公司承接制造的Φ4400碎煤熔渣氣化爐是云南先鋒化工有限公司褐煤潔凈化利用試驗(yàn)示范工程的關(guān)鍵設(shè)備，規(guī)格為Φ4400/Φ4150×δ75/δ38×15600 mm，外殼體材料為13MnNiMoR(正火+回火)，內(nèi)殼體材料為Q245R(正火)。由于設(shè)備直徑較大，制造精度和質(zhì)量要求較高，在設(shè)備制造過程中筒體成型、焊接、外殼體與內(nèi)筒體同軸度控制及設(shè)備耐壓試驗(yàn)是設(shè)備制造的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，在設(shè)備制造過程中進(jìn)行了大量的焊接性能試驗(yàn)及相關(guān)的工藝評(píng)定，并嚴(yán)格控制制造過程中的每道工序。本文以我公司制造的Φ4400碎煤熔渣氣化爐為例，對(duì)碎煤熔渣氣化爐制造技術(shù)進(jìn)行研究，并得到較好的效果，可供同類設(shè)備的制造參考。

1 碎煤熔渣氣化爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 碎煤熔渣氣化工藝

碎煤熔渣氣化工藝，是以蒸汽/氧氣為氣化劑，10～80 mm 碎煤從氣化爐頂部的入煤口進(jìn)入爐內(nèi)，氣化劑從爐體下部6個(gè)噴嘴進(jìn)入氣化爐內(nèi)，通過高速噴射在中心區(qū)，煤與氣化劑逆流接觸，由上而下依次通過干燥層、干餾層、氧化(還原)層、燃燒層(氧化層)、灰層，灰渣在高于煤灰熔點(diǎn)溫度下呈熔融狀態(tài)，通過下渣口排出。氣化爐內(nèi)工作壓力 4.5 MPa,渣池溫度 1550 ℃，氣化爐出口煤氣壓力 4.5 MPa,溫度 250 ℃。

氣化爐渣池部分具有水冷壁結(jié)構(gòu)，高壓脫鹽水作為冷卻介質(zhì)，流經(jīng)渣池部分的水冷罩結(jié)構(gòu)帶走熱量，保持水冷壁內(nèi)適當(dāng)溫度，從而保護(hù)設(shè)備。冷卻水經(jīng)過冷卻后循環(huán)使用，其壓力始終高于爐內(nèi)壓力，這是為了保證即使設(shè)備受損發(fā)生泄漏也不會(huì)發(fā)生煤氣向外泄漏的情況。同時(shí)，在氣化爐的筒體段也設(shè)置了水冷壁，目的是為了防止?fàn)t內(nèi)分布走向不正常時(shí)設(shè)備壁發(fā)生超溫，氣化爐內(nèi)筒在一定高度上設(shè)置耐火磚及耐火澆注料隔熱層，以此來保證氣化爐內(nèi)筒的壁溫。對(duì)這部份的高壓冷卻水進(jìn)出口溫度差進(jìn)行測(cè)量，通過溫差的變化反映爐內(nèi)工況是否惡化。氣化爐為雙壁壓力容器，有一個(gè)較厚的外殼和一個(gè)相對(duì)較薄的內(nèi)筒，內(nèi)筒與外殼之間為循環(huán)鍋爐水。夾套自然環(huán)循系統(tǒng)的設(shè)置是為了冷卻氣化爐內(nèi)壁，回收熱量。夾套蒸汽分離器內(nèi)的鍋爐水通過下降管進(jìn)入夾套，隨著熱量的交換夾套內(nèi)水部分氣化，汽液兩相進(jìn)入夾套蒸汽分離器。

氣化爐氣化反應(yīng)速度快、氣化強(qiáng)度高，生產(chǎn)能力較同內(nèi)徑魯奇爐提高2～3倍。除產(chǎn)出少量甲烷外，粗氣組分(H2+CO)與流化床氣化產(chǎn)出粗氣類似。

由于碎煤熔渣氣化技術(shù)的特點(diǎn)，爐內(nèi)靠近爐壁處溫度和粗氣出口處溫度較低，氣化爐爐體和附屬設(shè)備可采用國產(chǎn)壓力容器用材料。碎煤熔渣氣化爐的結(jié)構(gòu)也比殼牌氣化爐簡單，且無殼牌氣化爐結(jié)構(gòu)繁雜的內(nèi)件，從材料到產(chǎn)品制造完全能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化；碎煤熔渣氣化爐的結(jié)構(gòu)質(zhì)量比同規(guī)模的殼牌氣化爐小1/2，比魯奇氣化爐質(zhì)量降低12%，成本降低15%，可實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸。因此，碎煤熔渣氣化爐可大幅度降低制造、運(yùn)輸和安裝的成本，縮短建設(shè)周期。

綜上所述，熔渣氣化技術(shù)具有高氣化率、高氣化強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有與魯奇固定床加壓氣化技術(shù)相似的氧耗低、爐體結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，克服了流化床熔渣氣化技術(shù)能耗高和魯奇固定床加壓氣化技術(shù)成本高，廢水處理困難的弱點(diǎn)，具有生產(chǎn)率高、建設(shè)投資少、周期短、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低的綜合優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

1.2 碎煤熔渣氣化爐主要技術(shù)參數(shù)。

碎煤熔渣氣化爐主要參數(shù)見表1。

表1 碎煤熔渣氣化爐主要技術(shù)參數(shù)

1.3 碎煤熔渣氣化爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.3.1 碎煤熔渣氣化爐的結(jié)構(gòu)簡圖(見圖1)。

1煤入口;2外殼體;3充壓備用口;4內(nèi)殼體;5下降管;6粗煤氣出口;7鼓風(fēng)口;8進(jìn)風(fēng)口;9上爐膛冷卻進(jìn)出口;10降液管入口;11下渣口;12檢查口;13人孔;14沖壓;15汽水出口。

由圖1可知，碎煤熔渣氣化爐主要由外殼體和內(nèi)殼體兩大部份組成。其中，外殼體由錐形封頭、橢圓封頭、上下法蘭、外殼筒體、接管組件等部件組成。內(nèi)殼體由錐形封頭、弧形板、內(nèi)筒體、上下法蘭、接管組件等部件組成。

1.3.2 外殼體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

外殼體材料為13MnNiMoR(正火+回火)，屬強(qiáng)度等級(jí)較高、晶粒較細(xì)、合金元素種類較多、焊接性能難度較大、焊后易產(chǎn)生冷裂紋的材料。13MnNiMoR化學(xué)成份和力學(xué)性能見表2、表3。外殼體筒體長L=11900 mm，厚度δ=75 mm，其上封頭設(shè)有煤入口、汽水出口、充壓備用口等，開孔采用鍛件局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，材料為國產(chǎn)20MnMoⅣ鍛件，下部封頭設(shè)有下渣口、排污口和加熱口等。

表2 13MnNiMoR化學(xué)成份 w/%

表3 13MnNiMoR力學(xué)性能

1.3.3 內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

內(nèi)筒體材料為Q245R(正火)板材，材料的化學(xué)成份和力學(xué)性能見表4、表5。上封頭設(shè)有煤入口、充壓備用口等，殼體開孔采用鍛件局部補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，材料為國產(chǎn)20MnMoⅣ鍛件，下部封頭設(shè)有下渣口、上爐膛冷卻進(jìn)出口等。

表4 Q245R化學(xué)成份 w/%

表5 Q245R力學(xué)性能

2.3.4 上下法蘭材料為20MnMoⅣ鍛件，化學(xué)成份和力學(xué)性能見表6、表7。

表6 20MnMoⅣ鍛件化學(xué)成份 w/%

表7 20MnMoⅣ鍛件力學(xué)性能

2 碎煤熔渣氣化爐關(guān)鍵制造技術(shù)

2.1 外殼筒體制造技術(shù)

由于外殼筒體材料是13MnNiMoR,其焊接性能難度較大，焊后易產(chǎn)生冷裂紋，因此，在設(shè)備制造過程中宜盡量減少焊縫數(shù)量。為保證殼體的制作精度，制作時(shí)每一道工序應(yīng)嚴(yán)格控制：

1)控制單個(gè)筒節(jié)的成型誤差是保證筒體組對(duì)精度的重要環(huán)節(jié)。下料時(shí)，筒節(jié)均采用定尺寸板，筒節(jié)的展開周長按中徑公式計(jì)算，計(jì)算公式：

L=π(Di+δ)=π×(4400+75)=14058 mm (式中：Di為筒體內(nèi)直徑；δ為筒體壁厚)

采用B81120A 80×12500大型刨邊機(jī)加工筒體縱環(huán)焊縫坡口，并嚴(yán)格控制鋼板對(duì)角線公差≤3 mm。在數(shù)控卷板機(jī)上精確卷制，為滿足工藝要求，筒體校圓采用兩次校圓，第一次為粗校，第二次為精校；在棱角度超標(biāo)的部位采用墊鐵進(jìn)行校圓，經(jīng)兩次校圓，筒體的圓度和焊縫棱角度均達(dá)到圖樣要求(筒體圓度≤3 mm、棱角度≤5 mm)。

2)制作工藝過程

材料確認(rèn)、復(fù)驗(yàn)→下料→坡口加工→坡口100%MT檢測(cè)→成型→卷圓→縱縫焊接(焊前預(yù)熱、焊后消氫)→校圓→100%RT、UT、MT檢測(cè)→環(huán)縫組對(duì)、焊接(焊前預(yù)熱、焊后消氫)→100%RT、UT檢測(cè)→接管管孔加工→100%MT檢測(cè)→待與其它零件組焊。

3)焊接控制

在制造過程中，由于外殼筒體直徑較大(Φ4400 mm)、厚度(75 mm)較厚，材料特殊，高溫屈服強(qiáng)度較高(見表8)，在材料的采購說明書中對(duì)一些微量元素(C、Sn、As、Al、Cu、V)的含量作了出明確規(guī)定，否則對(duì)焊接性能會(huì)造成很大的危害。

表8 13MnNiMoR高溫屈服強(qiáng)度

為了更好的掌握材料的焊接性能，保證產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，采用焊接工藝評(píng)定合格的焊接工藝參數(shù)(見表9)和焊接坡口形式(見圖2)進(jìn)行焊接。焊接前預(yù)熱溫度≥150 ℃，層間溫度150～250 ℃，焊后立即進(jìn)行消氫處理，消氫溫度250～300 ℃/(1～2 h)。

圖2 外筒體焊接坡口形式

本設(shè)備外殼筒體共分5個(gè)筒節(jié)制作，按照筒體工藝排版圖分兩段制作,下段筒體由3個(gè)筒節(jié)組焊制成，上段筒體由2個(gè)筒節(jié)組焊制成。每段組對(duì)時(shí)調(diào)整筒體直線度達(dá)圖樣要求。經(jīng)實(shí)踐證明，按上述工藝制作的筒體組裝后達(dá)到圖樣設(shè)計(jì)要求。

表9 外筒體焊接工藝參數(shù)

2.2 內(nèi)筒體制造技術(shù)

設(shè)備內(nèi)筒體材料采用Q245R，屬低碳鋼，含碳量低，且錳、硅含量少，在通常情況下不會(huì)因焊接而引起嚴(yán)重組織硬化或出現(xiàn)淬火組織，具有優(yōu)良的焊接性能。為保證殼體的制作精度，制作時(shí)每一道工序應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制：

1)控制單個(gè)筒節(jié)的成型誤差是保證筒體組對(duì)精度的重要環(huán)節(jié)。下料時(shí)，筒節(jié)均采用定尺寸板，筒節(jié)的展開周長按中徑公式計(jì)算，計(jì)算公式：

L=π(Di+δ)=π×(4150+38)=13157 mm (式中：Di為筒體內(nèi)直徑；δ為筒體壁厚)

采用B81120A 80×12500大型刨邊機(jī)加工筒體縱環(huán)焊縫坡口，并嚴(yán)格控制鋼板對(duì)角線公差≤3 mm，在數(shù)控卷板機(jī)上精確卷制。為滿足工藝要求筒體校圓采用兩次校圓，第一次為粗校，第二次為精校；在棱角度超標(biāo)的部位采用墊鐵進(jìn)行校圓，經(jīng)兩次校圓，筒體的圓度和焊縫棱角度均達(dá)到圖樣要求(筒體圓度≤3 mm、棱角度≤5 mm)。

2)制作工藝過程

材料確認(rèn)、復(fù)驗(yàn)→下料→坡口加工→成型→卷圓→縱縫焊接(焊前預(yù)熱、焊后消氫)→校圓→100%RT、UT、MT檢測(cè)→環(huán)縫組對(duì)、焊接(焊前預(yù)熱、焊后消氫)→100%RT、UT檢測(cè)→接管管孔加工→100%MT檢測(cè)→待與其它零件組焊。

3)焊接控制

內(nèi)筒壁厚 38 mm，采用埋弧焊焊接，焊接工藝參數(shù)見表10，焊接坡口見圖3。埋弧焊時(shí)，要控制焊接線能量不宜過大，避免熱影響區(qū)粗晶區(qū)的晶粒過于粗大，甚至產(chǎn)生魏氏組織，從而使該區(qū)的沖擊韌性和彎曲性能降低。

圖3 內(nèi)筒體焊接坡口形式

設(shè)備內(nèi)筒體共分6個(gè)筒節(jié)制作，按照筒體工藝排版圖分為上下兩段,中間留一短節(jié)(長度約 300 mm)，待外殼體與內(nèi)殼體組裝后,將短節(jié)分為3瓣與內(nèi)殼體組焊。下段筒體由3個(gè)筒節(jié)組焊制成，上段筒體由2個(gè)筒節(jié)組焊制成。每段組對(duì)時(shí)調(diào)整筒體直線度達(dá)圖樣要求。經(jīng)實(shí)踐證明，按上述工藝制作的筒體組裝后達(dá)到圖樣設(shè)計(jì)要求。

表10 內(nèi)筒體焊接工藝參數(shù)

2.3 內(nèi)筒單層堆焊技術(shù)

由于氣化爐的工藝特點(diǎn)，其下部為排渣流暢而采用錐形結(jié)構(gòu)，在操作期間，此處充滿了灰渣。為了減弱灰渣對(duì)內(nèi)殼的磨損及介質(zhì)對(duì)內(nèi)筒的腐蝕減薄，延長設(shè)備的使用壽命，在內(nèi)筒下部，即排渣口至內(nèi)筒高度為 2881 mm 范圍采用在內(nèi)壁堆焊 3 mm 厚的 904 L 不銹鋼，要求堆焊層厚度要均勻，最厚與最薄之差不大于 1 mm。因其結(jié)構(gòu)較特殊，即要保證內(nèi)筒的堆焊質(zhì)量，又要防止因堆焊而產(chǎn)生變形。對(duì)于大面積堆焊而言，焊條電弧焊和CO2氣體保護(hù)焊不但焊接效率低、堆焊層內(nèi)部和表面質(zhì)量差，而且在堆焊層和基層母材結(jié)合處往往容易產(chǎn)生缺陷。除了由于所用焊接工藝參數(shù)不當(dāng)造成的熔透不足、燒穿、成形不良外，通常情況下，焊接接頭可能產(chǎn)生兩種類型裂紋，即結(jié)晶裂紋和氫致裂紋。因此，本項(xiàng)目內(nèi)筒及錐形封頭內(nèi)壁單層堆焊 904 L 不銹鋼，采用帶極埋弧自動(dòng)堆焊技術(shù)，該方法具有效率高、堆焊層內(nèi)部質(zhì)量均勻、堆焊層表面平整光滑等特點(diǎn)。而且由于稀釋率較低，堆焊金屬與基體母材之間的結(jié)合面處不易產(chǎn)生焊接缺陷和發(fā)生質(zhì)量問題。

堆焊操作技術(shù)主要控制焊接電流、電壓、速度、焊帶伸出長度、焊道間搭接量。在保證焊道成形與熔透的前提下，盡量減小焊接電流；電弧電壓不宜過高，否則使電弧失去穩(wěn)定性，從而造成夾渣等缺陷；焊接速度要適當(dāng)，速度太快，稀釋率增大，同時(shí)易造成焊道根部熔合不良，速度太慢，則易造成熱輸入量升高，合金元素?zé)龘p嚴(yán)重。兩焊道之間的搭接量約為8～10 mm，首尾搭接量～60 mm，將收、起弧搭接點(diǎn)和焊道間搭接縫處理好，可得到表面平整、光滑、焊波細(xì)膩的堆焊層，該堆焊層表面的氧化膜，耐腐蝕性能比機(jī)械加工或打磨的耐腐蝕金屬好得多。因此，帶極堆焊層表面一般在焊態(tài)下直接使用。

堆焊方案為：排渣口大法蘭單獨(dú)堆焊，錐形封頭因堆焊面的幾何尺寸特殊，也采用單獨(dú)堆焊。但錐形封頭大小口為保證與其連接部件的橢圓度，在錐形封頭大小口處約留 50 mm 不堆焊，且堆焊時(shí)大小口均采用防變形工裝。內(nèi)筒因直徑較大，板厚較薄，只能采用待錐封堆焊完成，并與內(nèi)筒組焊經(jīng)無損檢測(cè)合格后再進(jìn)行堆焊。內(nèi)筒節(jié)堆焊時(shí)可由自動(dòng)轉(zhuǎn)胎旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行環(huán)向堆焊。排渣口大法蘭因法蘭直徑為DN2000，所以除法蘭密封面采用手工堆焊外，其余采用帶極堆焊，這樣即保證了堆焊質(zhì)量，又減少了堆焊周期。

錐形封頭堆焊采用 60 mm 寬的焊帶在自動(dòng)帶極堆焊機(jī)和50噸變位機(jī)上進(jìn)行，由于錐形封頭的幾何尺寸的多樣性，錐形封頭堆焊時(shí)，需調(diào)整變位機(jī)使其始終處于平位上坡焊的位置，因此正確測(cè)量工件角度和機(jī)頭放置角度是難點(diǎn)。為了更好的保證堆焊層質(zhì)量，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的底座帶磁鐵的角度表。堆焊前將角度表放在封頭待堆焊面上，然后旋轉(zhuǎn)變位機(jī)直至角度表的指針與變位機(jī)的軸線垂直時(shí)為止。依次分別找出四個(gè)點(diǎn)都垂直后才能進(jìn)行堆焊, 每圈堆焊完成后，適時(shí)調(diào)整變位機(jī)，使其始終處于平焊或稍帶角度的上坡焊位置，這樣就能保證焊道成形質(zhì)量的熔深和堆焊質(zhì)量。因此，保證帶極堆焊各道工序質(zhì)量控制是關(guān)鍵點(diǎn)，如壓道的平整度控制、表面整體平整度及缺陷質(zhì)量的控制、表面鐵素體控制等。

內(nèi)筒堆焊層數(shù)為一層，要嚴(yán)格執(zhí)行以下要求：

1)堆焊的兩相鄰焊道之間的凹陷不得大于 1 mm。焊道接頭的平面度不得大于 1 mm(在 200 mm 長的弧型樣板上測(cè)定)。

2)堆焊層均應(yīng)進(jìn)行100%PT檢測(cè)。

內(nèi)筒堆焊完成后,經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均符合圖樣和相關(guān)技術(shù)條件的要求，證明了所采用的堆焊方案是可行的。

2.4 外殼和內(nèi)殼封頭制造技術(shù)

設(shè)備外殼封頭為上部為橢圓形封頭，下封頭為錐形封頭。內(nèi)殼封頭上部為弧形板封頭，下部為錐形封頭，封頭材料分別與內(nèi)、外殼筒體的材料相同。為縮短設(shè)備制造周期，均采購成品封頭，為保證封頭質(zhì)量，采用整板沖壓成型的工藝制作，要求封頭的圓度不大于0.5%Di(Di為封頭內(nèi)直徑)，且不大于 25 mm；對(duì)于錐形和弧形板封頭，要求上、下口的同軸度偏差≤3 mm，并采用整體交貨，從而保證了封頭的幾何形狀及同軸度要求。

3 碎煤熔渣氣化爐總裝和耐壓試壓

3.1 外殼筒體與內(nèi)筒體組裝

為保證氣化爐外殼體與內(nèi)殼體同軸度及制造要求，采用立裝的組裝方式，其下段組裝工序如下：

外殼錐封與下法蘭組對(duì)及焊接→100%RT、UT檢測(cè)→外殼錐封與外殼筒體組對(duì)及焊接→100%RT、UT檢測(cè)→劃外殼體和外錐形封頭上各管孔、支座、預(yù)焊件位置線→切割各管孔并打磨坡口→管孔坡口100%MT檢測(cè)→接管法蘭與外殼體組對(duì)(指未插入至內(nèi)筒體及內(nèi)錐體的)→接管法蘭與外殼體焊接→接管與外殼體間的焊接接頭內(nèi)、外表面做100%MT檢測(cè)，對(duì)DN>200 mm 鍛管與外殼體的焊接接頭加做100%UT檢測(cè)。

內(nèi)筒體與外筒立式套裝后內(nèi)錐封與下法蘭組對(duì)及焊接→100%RT、UT檢測(cè)→根據(jù)外殼筒各接管開孔位置在內(nèi)筒體上劃線→切割各管孔并打磨坡口→管孔坡口100%MT檢測(cè)→接管法蘭與外殼體及內(nèi)筒體組對(duì)→接管法蘭焊接→接管與外殼體間的焊接接頭內(nèi)、外表面做100%MT檢測(cè)，對(duì)DN>200 mm鍛管與外殼體及內(nèi)筒體的焊接接頭加做100%UT檢測(cè)。

上段組裝方式與下段相似，為保證內(nèi)筒體與外殼體組裝的間隙及設(shè)備運(yùn)行期間內(nèi)筒體熱膨脹后不導(dǎo)致內(nèi)筒失穩(wěn)，在內(nèi)筒體的沿周上自下從上每隔 1 m 距離，就在內(nèi)筒體上均布焊12塊支撐板，組裝后即保證了間隙又保證了兩筒體的同軸度。上、下段筒體組對(duì)時(shí)，采用激光測(cè)量找正筒體同軸度組裝技術(shù)，首先是利用經(jīng)機(jī)加工過的上法蘭或者下法蘭精確的組對(duì)基準(zhǔn)，再采用激光軸系準(zhǔn)直儀進(jìn)行測(cè)量校正，達(dá)到精確組對(duì)的同軸度要求。

筒體精確組對(duì)技術(shù)分析，單節(jié)筒體已提供了準(zhǔn)確的組對(duì)基準(zhǔn)。氣化爐筒體較長，若采用長軸找正,組對(duì)后的精度雖能滿足，但裝配精度很難保證。采用細(xì)鋼絲找正，由于鋼絲的撓度太大，組對(duì)后的誤差過大，難以保證組裝精度要求。因此，采用激光找正，精度較高、操作方便，且利于焊接過程中的檢查。激光測(cè)量同軸度找正組裝技術(shù)的實(shí)施，為保證筒體組對(duì)精度，我們選擇的激光軸系準(zhǔn)直儀精度為：在 30 m 范圍內(nèi)，激光光軸的不直度為 0.18 mm，完全滿足筒體的精確組對(duì)要求。

氣化爐上、下段外殼體組焊合攏縫，經(jīng)無損檢測(cè)合格后，用余留短節(jié)(長度約 300 mm)分三瓣與內(nèi)筒體組焊，并無損檢測(cè)合格。然后按圖樣要求將部份接管與內(nèi)殼焊接處在一定范圍內(nèi)堆焊 3 mm 厚 316 L 不銹鋼，來防止介質(zhì)對(duì)接管焊接處焊縫熱影響區(qū)的腐蝕，提高了設(shè)備的使用年限。設(shè)備制作完畢并經(jīng)各項(xiàng)檢驗(yàn)合格后，對(duì)氣化爐采用爐內(nèi)整體消除應(yīng)力熱處理。

本次采用多點(diǎn)激光透光找正方法組裝技術(shù)，對(duì)組后的筒體進(jìn)行檢查，組對(duì)后上、下兩段垂直度偏差為90°±5′，完全滿足設(shè)計(jì)圖樣的組對(duì)要求。

3.2 碎煤熔渣氣化爐耐壓試驗(yàn)

3.2.1 設(shè)備殼體耐壓試驗(yàn)是采用液壓試驗(yàn)

第一步：氣化爐夾套液壓試驗(yàn)

按圖4所示方位將設(shè)備吊裝就位，設(shè)備按管口方位圖180°朝下放置，頂部接管可作壓力表接口、排氣口、進(jìn)氣口用，底部接管作入水口、排凈口用。

1)氣化爐夾套液壓試驗(yàn)。液壓試驗(yàn)壓力為 0.25 MPa(內(nèi)筒承受外壓)，液壓試驗(yàn)用水的溫度不得低于 15 ℃。試驗(yàn)過程中，保持容器觀察表面干燥，當(dāng)氣化爐外殼器壁(13MnNiMoR)金屬溫度與液體溫度接近時(shí)，才能緩慢升壓至試驗(yàn)壓力，并保持足夠長的時(shí)間對(duì)所有焊縫和連接部位進(jìn)行檢查。檢查期間壓力應(yīng)保持不變，不得采用連續(xù)加壓的方法來維持試驗(yàn)壓力不變。液壓試驗(yàn)過程中不得帶壓緊固螺栓或向受壓元件施加外力，試驗(yàn)過程中應(yīng)無滲漏、無可見的變形視為合格。

2)試驗(yàn)時(shí)如果有滲漏，且滲漏是在密封墊處，允許卸壓上緊螺栓后再試。如果是焊縫處滲漏應(yīng)停止試驗(yàn)，查看焊縫無損探傷記錄,查明缺陷性質(zhì)和位置后再卸壓按焊接工藝補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后再次按原要求進(jìn)行探傷和局部熱處理，探傷和局部熱處理合格后再次試壓直至合格。

第二步： 氣化爐外殼液壓試驗(yàn)

1)將人孔法蘭蓋及上、下法蘭口用專用試壓工裝用螺栓連接緊固，緊固時(shí)應(yīng)保證上一次上緊與下一次上緊位置應(yīng)錯(cuò)開一定位置，以達(dá)到上緊均勻，并保證墊片能夠均勻密封，保證所有敞口接管封堵嚴(yán)密。

2)將外筒和內(nèi)筒連通進(jìn)行試壓。(可將粗煤氣出口內(nèi)筒側(cè)的堵板割除、兩腔接管試壓盲板用接管連通)

3)內(nèi)筒、外筒連通后以 6.52 MPa 的表壓進(jìn)行液壓試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)用水溫度不得低于 15 ℃ 進(jìn)行，內(nèi)筒、外筒應(yīng)各有壓力表讀數(shù)，緩慢加壓且保證兩腔同步，加壓或卸壓、排液時(shí)都應(yīng)始終保持：

外筒壓力-內(nèi)筒壓力≤0.25 MPa

升壓過程應(yīng)緩慢逐級(jí)升至設(shè)計(jì)壓力(5.1 MPa)，每級(jí)保壓3～5 min，確認(rèn)無泄漏后，繼續(xù)升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力(6.52 MPa)，保壓 30 min 后將壓力降至設(shè)計(jì)壓力(5.1 MPa)，設(shè)計(jì)壓力保壓進(jìn)行檢查，保壓時(shí)間足夠長，查期間壓力應(yīng)保持不變，不得采用連續(xù)加壓的方法維持試驗(yàn)壓力不變，確認(rèn)無泄漏后再按升壓級(jí)差緩慢逐級(jí)卸壓。升壓或降壓時(shí)每級(jí)保壓時(shí)間內(nèi)，壓力讀數(shù)應(yīng)保持不變，不得帶壓調(diào)整緊固件。

第三步：試驗(yàn)用水的排放

按圖4所示,將180°方位上的S9.6管口(鼓風(fēng)口)作為排凈口。排液時(shí)將頂部各接管法蘭敞開，根據(jù)敞口大小適當(dāng)控制流速，防止內(nèi)筒液體流出過快，空氣進(jìn)入較慢而形成真空腔導(dǎo)致外壓失穩(wěn)。卸壓任意時(shí)間內(nèi),外筒和內(nèi)筒的壓差不允許超過 0.25 MPa。將設(shè)備內(nèi)殼體和夾套中水排凈，內(nèi)筒吹干，夾套內(nèi)不得有殘液，盡量吹干。

圖4 設(shè)備耐壓試驗(yàn)示意圖

第四步：對(duì)焊接試壓盲板的接管進(jìn)行盲板切除(拆除)，按焊接工藝要求進(jìn)行坡口打磨處理以便現(xiàn)場(chǎng)組焊。

4 結(jié)語

碎煤熔渣氣化爐因具有高氣化率、高氣化強(qiáng)度、氧耗低、爐體結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在我國煤炭氣化領(lǐng)域的應(yīng)用前景將是非常廣闊的，它的發(fā)展也必將推動(dòng)我國煤炭資源的更加合理化應(yīng)用。

通過碎煤熔渣氣化爐各項(xiàng)制造技術(shù)的嚴(yán)格把關(guān)和控制，并采用多點(diǎn)激光透光找正方法，保證筒體組對(duì)同軸度的大直徑長筒體精密組對(duì)，保證了上、下法蘭的組對(duì)精度要求。設(shè)備制造完畢后, 各項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)均達(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、圖紙和技術(shù)條件的要求，且各項(xiàng)液壓試驗(yàn)均一次合格，從而為我廠今后制造類似設(shè)備積累的經(jīng)驗(yàn)，也為同行制造類似設(shè)備提供借鑒。