李海飛 李富強(qiáng)

摘 要：航天爐粉煤氣化技術(shù)是新型的先進(jìn)技術(shù)，然而在應(yīng)用實(shí)踐中逐漸暴露出航天爐粉煤氣化裝置運(yùn)行中的問(wèn)題。對(duì)此要從航天爐粉煤氣化裝置的關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)和腐蝕方面入手，進(jìn)行裝置設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的檢測(cè)、計(jì)算和分析，改進(jìn)和優(yōu)化裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并采用有效的防護(hù)措施，重點(diǎn)解決航天爐粉煤氣化裝置設(shè)備的腐蝕問(wèn)題，確保航天爐粉煤氣化裝置的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：航天爐粉煤氣化裝置 結(jié)構(gòu) 檢測(cè) 優(yōu)化

粉煤氣化爐技術(shù)是新型的技術(shù)，當(dāng)前普遍采用HT-L粉煤氣化技術(shù)裝置，主要是利用氣流床氣化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)磨煤干燥、粉煤加壓輸送、氣化、合成氣洗滌、灰水處理等過(guò)程，然而在運(yùn)行實(shí)踐中暴露出一些問(wèn)題，諸如：磨煤?jiǎn)卧锌諝饬坎蛔?粉煤水分含量高且摻有雜質(zhì);熱風(fēng)火爐火焰檢測(cè)穩(wěn)定性不足;洗滌塔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)堵塞等，為此要對(duì)航天爐粉煤氣化裝置設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，更好地提升航天爐粉煤氣化裝置設(shè)備的運(yùn)行安全穩(wěn)定性[1]。

一、HT-L粉煤氣化裝置檢測(cè)分析

HT-L粉煤氣化裝置在長(zhǎng)期的運(yùn)行周期內(nèi)存在設(shè)備損傷現(xiàn)象，對(duì)此要進(jìn)行航天爐粉煤氣化裝置的全面檢測(cè)，主要包括以下檢測(cè)內(nèi)容：

（一）氣化爐檢測(cè)

航天爐粉煤氣化裝置以氣化爐為核心設(shè)備，通過(guò)宏觀檢測(cè)和錘擊檢測(cè)的方式，發(fā)現(xiàn)大量氯離子介質(zhì)對(duì)于氣化爐激冷室內(nèi)壁產(chǎn)生較大的腐蝕，同時(shí)粉煤顆粒在較高的流速下，也對(duì)氣化爐輸送管線、相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生一定的沖刷影響。

（二）文丘里洗滌器檢測(cè)

考慮到文丘里洗滌器的特殊結(jié)構(gòu)，采用超聲波測(cè)厚的方式，重點(diǎn)對(duì)易沖刷部位進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)正對(duì)氣流方向的彎頭下段存在嚴(yán)重的沖刷問(wèn)題，導(dǎo)致該處的壁厚減少30%以上，最薄處僅有9.6mm。同時(shí)，在洗滌器工藝水入口及內(nèi)件部位也存在明顯的沖刷影響。

（三）渣鎖斗及粉煤給料罐的檢測(cè)

渣鎖斗和粉煤給料罐主要存儲(chǔ)粉煤，由于粉煤顆粒較細(xì)且沒(méi)有過(guò)快的流速，因而對(duì)設(shè)備的沖刷影響較小，筒體及封頭的厚度基本保持不變。而在粉煤給料罐的錐形接管部位，則存在明顯的凹陷現(xiàn)象，極易出現(xiàn)開(kāi)裂。在渣鎖斗的下部錐段則存在明顯的沖刷侵蝕現(xiàn)象，其兩側(cè)的支座也檢測(cè)出明顯的蠕變損傷和細(xì)小裂紋。

二、航天爐粉煤氣化裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略分析

（一）粉煤給料罐封頭結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

由于粉煤給料罐封頭在長(zhǎng)時(shí)間的惡劣運(yùn)行環(huán)境下，其錐形的接管結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致封頭出現(xiàn)開(kāi)孔缺陷。對(duì)此要進(jìn)行粉煤給料罐封頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算和分析，將錐形管改進(jìn)為直筒形管，采用壓力容器常規(guī)設(shè)計(jì)軟件SW-6進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算，快速有效地進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和分析，提升結(jié)構(gòu)工作效率。同時(shí)，從結(jié)構(gòu)制造的角度考慮，錐形鍛管封頭開(kāi)孔是不規(guī)則的曲線結(jié)構(gòu)，增大了制造的難度，而直管開(kāi)孔制造則相對(duì)簡(jiǎn)便高效。加之，錐形接管焊縫過(guò)長(zhǎng)，存在焊接工藝上的安全隱患，而直管接管設(shè)計(jì)制造則無(wú)須考慮這一問(wèn)題[2]。

（二）渣鎖斗支座結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

航天爐粉煤氣化裝置的渣鎖斗支座在長(zhǎng)時(shí)間的受力狀態(tài)下，墊板、底板、蓋板、筋板等部位要承受較大的應(yīng)力荷載，對(duì)此要進(jìn)行應(yīng)力分析和計(jì)算，針對(duì)性地加以改進(jìn)和優(yōu)化。具體來(lái)說(shuō)，筋板長(zhǎng)度要進(jìn)行適當(dāng)縮減，由530mm改進(jìn)為460mm，厚度則由16mm增加到24mm;底板厚度要適當(dāng)增加，由之前的22mm改進(jìn)為36mm;墊板厚度也要加大，由之前的14mm改進(jìn)為20mm，較好地承受工作時(shí)的荷載強(qiáng)度要求。

（三）文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

航天爐粉煤氣化裝置的文丘里洗滌器主要用于粗合成氣洗滌除塵前的潤(rùn)濕，在該設(shè)備中實(shí)現(xiàn)霧化工藝水與粗合成氣的均勻混合，濕潤(rùn)并凝結(jié)粗合成氣中的固體灰塵，再由合成氣洗滌塔進(jìn)行粗合成氣的洗滌?？紤]到氣液固混合流體的流速過(guò)大，會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的沖刷侵蝕性影響，為此要改進(jìn)和優(yōu)化文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)，可以對(duì)氣化爐和洗滌塔中的黑水進(jìn)行選擇性的替代，也即采用經(jīng)過(guò)澄清處理后的灰水，替代含有固態(tài)熔渣的復(fù)雜黑水，更好地優(yōu)化工藝，避免流體介質(zhì)固態(tài)熔渣飛灰顆粒物過(guò)多的現(xiàn)象，并減少介質(zhì)流體速度對(duì)設(shè)備的沖蝕性影響。

從技術(shù)的角度來(lái)看，可以采用堆焊耐磨合金技術(shù)進(jìn)行文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過(guò)全自動(dòng)管內(nèi)壁堆焊鉻鉬鈷鎢系合金的方法，將高密度的耐磨料堆焊于不銹鋼板，采用先堆焊后成型的方式，使之具有一定的厚度，保證耐磨堆焊層與基材的冶金結(jié)合。要注意的是，在采用堆焊耐磨合金技術(shù)的過(guò)程中，要尤其關(guān)注喉管內(nèi)壁、進(jìn)水管內(nèi)伸管外壁等部位的優(yōu)化，減少流體的沖蝕性影響。

從材質(zhì)的優(yōu)化角度來(lái)看，文丘里洗滌器可以采用奧氏體-鐵素體雙相鋼組織的S22053雙相鋼材料，替代之前的S31603不銹鋼材料，提升設(shè)備的強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐腐蝕性能。另外，從經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮，設(shè)備結(jié)構(gòu)的入口彎頭部位采用S22053雙相鋼彎頭，喉管處外筒、擴(kuò)散筒、出口筒等部位則可以采用Q345R和S316.3復(fù)合板材料，喉管和進(jìn)水管則采用S31603管材，減少設(shè)備磨蝕余量，提升優(yōu)化效果。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航天爐粉煤氣化裝置檢測(cè)要重點(diǎn)關(guān)注粉煤給料罐封頭、渣鎖斗支座、文丘里洗滌器等部位，進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和分析，從結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等方面加以改進(jìn)和優(yōu)化，未來(lái)還要盡量減少應(yīng)力分析的誤差，并從介質(zhì)工藝的角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從根本上解決裝置設(shè)備的腐蝕性問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]魯承明，羅濤.粉煤氣化工藝中高壓粉煤輸送管道的優(yōu)化改造[J].化肥工業(yè).2017（04）.

[2]吳國(guó)祥.殼牌粉煤氣化裝置長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行影響因素分析[J].化肥設(shè)計(jì).2011（06）.