煤气化变换炉卸料口接管焊缝裂纹产生原因及治理措施

煤气化变换炉卸料口接管焊缝裂纹产生原因及治理措施 摘要：变换炉是变换单元的核心设备，其卸料口处接管和变换炉本体采 用焊接方式进行连接。经过长时间的运行后，该连接位置经常出现贯穿性裂纹， 并且广泛分布在接管的各个方位，给变换炉的正常运行带来了较大的安全隐患， 降低了变换炉系统本身的安全稳定性。为此本文从分析变换炉上裂纹产生的原因 入手，对缺陷产生的原因和可以采取的预处理措施进行了阐述，缓解了裂纹处出 现的泄露现象。在检修改造时，制定了改造措施，最终消除这一设备缺陷。 关键字：变换炉卸料口裂纹缺陷改造 Coal gasification conversion furnace discharge outlet to take over the weld crack causes and control measures Abstract: the transation is the core of the transation unit, the connecting pipe of its discharge and trans furnace body was connected by welding manner. After long time running, the connection position often appear perfoliate crack, and widely distributed in each position of the takeover, it brought greater security hidden trouble to trans s normal operation, reduce the trans furnace safety stability of the system itself. This paper analysis the causes of cracks in trans furnace and the pretreatment measures that can take to relieves the crackle appear. In the transation of maintenance, give renovation measures, eventually eliminate the defective equipment. Keywords: trans furnace discharge; opening crack; defects ; trans 1变换炉的工作原理 我公司的变换炉结构为立式园筒型，其内件采用的材料为0Crl8Nil0Ti,筒体直 径为4)3100mm,壁厚125mm,可以根据使用要求将其壁厚适当增加，但是最多不 能超过5mm。中心管内径为4)864mm,直段筒体高10.165m。根据压力容器相关 的选材原则，设计确定使用SA387 Gr. 11 Cl. 2加堆焊层0Crl8Nil0Ti,解决了 变换炉工作过程中常见的防腐和高温高压问题。还有，进口管端处采用环板结构 的气体分布装置，该设备中所包含的类似的接管都应用嵌入式整体补强结构。 变换炉工作过程中产生的气体组分为含有18. 39%的C0原料粗煤气，为了提高系 统的中能量的利用效率，可以将气体先预热到265°C进入变换炉入口，然后在变 换炉的分布器中进行重新分布，然后均匀流向铺有催化剂的床层。此时，水蒸气 和混合气体中的CO在催化剂的作用下发生化学反应，生成H2和C02,反应后的 变换气含有3. 38%C0,该气体从变化炉中心气体收集管进入，最终在变化炉的 最底端的排出口排出，最终流向下游系统。 2煤气化工艺流程的变换炉设备的特点 此变换炉在设计过程中采用轴径向内件，能够在很大程度上降低变换炉工作过程 中催化剂的使用量。由于此次设计中变换炉的内径较小，所以在很大程度上降低 了 CO和水蒸气在流经床层时受到的阻力的大小，提高了水煤气化学反应的效率, 实现了能源的节约。同时该变换炉的设计能够保证水煤气通过变化炉触媒层时阻 力下降的平稳性，不会对变化炉工艺生成流程造成不良影响，适合使用于稳定长 期的生产类型。 3. 卸料管口裂纹产生的原因 该变换炉从2010年5月份运行开始，我们生产中心严格按照变化炉的各种工艺 指标要求进行操作，同时严格遵照设备保养和维护的规定，按照一定时间对其进 行检查、检验、检测等。在2012年和2011年我们对该设备分别进行了两次大修, 对该设备的内衬和外筒均进行了细致的检查，发现该设备卸料管口没有发生较大 变化，没有出现腐蚀变薄现象，运行指标状况良好。但是在2012年10月的现场 巡检人员巡检时发现卸料管口处有白色粉末，然后再由生产中心现场专业设备检 查人员对其卸料口焊接位置处的白色的固体物质收集确认，并通过对该固体物质 的检验和分析，最终确定它是变换炉底部的氧化铝球粉化后从变换炉内部流出。 基于上述结论，公司委派专业人员对变换炉设备进行更加细致的检查，在变换炉 卸料口根部位置处，发现原有焊接部位有一些裂纹，找到了泄露产生的位置，查 处了出现白色粉末泄露的直接原因。但是该处产生裂纹的原因又是什么呢？公司 及生产中心的相关人员都非常重视，多次组织开专题会议进行细致的研究、讨论、 分析。 通过公司各部门人员的共同努力、分析，产生裂纹的主要原因有设计、材质、工 艺和腐蚀等几个方面的因素。由于变换炉卸料口处的管线长度较大，工作过程中 液体在该处没有流动现象，尤其是在我国北方地区，水煤气在此处很环境中容易 产生冷凝，导致工艺气中的硫化氢气体在液态溶液中不断的溶解然后形成饱和溶 液。水煤气中的H2S在液相饱和状态下以及合适的温度下（230-280°C之间）， 对设备会产生很大的腐蚀作用。另外，煤质中都含有大量的S和C1元素，遇到 水蒸气后形成C1-和S等物质，对变换炉设备卸料管口处的堆焊层造成了一定程 度的腐蚀，然后进一步实现对变换炉设备本体的腐蚀。加上变换炉焊接工艺的操 作过程比较复杂，产生的震动量也是比较大的，所以使焊接部位产生贯穿性裂纹 的机会大大增加。后来经过设备的制造厂家技术人员及我公司的相应的技术人员 对现场情况的勘测，露点腐蚀是卸料管口的焊缝上产生裂纹的另一个原因，虽然 卸料口底部端盖处的温度低，水媒气不会对设备本身产生腐蚀现象，但是在该设 备本体的卸料口管的焊缝处，温度在260摄氏度左右，基本满足形成露点腐蚀的 环境，产生的腐蚀现象比较严重。（露点腐蚀的原理：煤炭在和氧气剧烈反应过 后，产生的氢（H2）和氧（02）会反应产成水蒸气（H20），但是气化炉大部分 又采用水煤浆雾化和氧气混合，这样就造成的产生的工艺气中会带出很多的水蒸 气。同时气化炉煤浆中所含的硫（S）燃烧后会生成二氧化硫气体（S02）,工艺 气中的少量的S02会进一步被氧化生成三氧化硫（S03） o三氧化硫与工艺气中 的大量的水蒸气反应产成硫酸溶液（H2S04） o含有硫酸蒸汽的工艺气露点会大 大升高，当遇到设备外壳温度低于露点时