邵小兵 张璐 李吉承
神华宁夏煤业集团煤制油化工安装检修分公司 宁夏银川 750411
摘要：干煤粉气化炉下渣口作为燃烧室和激冷室的过度结构，主要作用是将燃烧后合成气、渣等介质送入急冷室。下渣口的高泄漏率，可能导致下渣口断裂，严重威胁操作人员和设备的安全，直接影响气化炉的正常运行。通过现场查看泄露部位，根据查看结果分析泄漏原因，对不同泄露原因采取不同修复方法，使修复成功率达到100%，保证干煤粉气化炉正常运行。
关键词：下渣口；穿孔；细小裂纹；磨损；
1实施背景与重要意义
气化装置是煤制烯烃以及煤制油项目的核心装置，是煤在高温常压或加压条件下与气化剂反应的场所，最终煤转化为气体产物和少量残渣。气化装置的关键设备是气化炉，因此气化炉安、稳、长周期运行是保证整个气化装置平稳运行的基石，意义重大不言而喻。
下渣口的高泄漏率，可能导致下渣口断裂，严重威胁操作人员和设备的安全，直接影响气化炉的正常运行。因此，分析下渣口泄漏原因、制定修复措施是技术人员和检修人员急需解决的问题。
2干煤粉气化炉下渣口简介
干煤粉气化炉下渣口作为燃烧室和激冷室的过度结构，主要作用是将燃烧后合成气、渣等介质送入急冷室。气化炉下渣口均采用圆筒形膜式水冷壁，盘管与盘管之间焊接密封板，膜壁与承压壳体之间存在一定间隙，间隙中充定压二氧化碳和氮气，管内存在一定压力循环水进行强制冷却，材质为A321，规格为89x7。
图1 干煤粉下渣口示意图
3干煤粉气化炉下渣口查漏方法
干煤粉气化炉下渣口设置了两路强制循环水，对两条水路分别进行打压查漏，压力升至6.3兆帕时，保压30分钟后，压力下降明显，说明泄漏，检修人员查找泄漏部位，并做好标记。一般情况下，需要清除下渣口漏点周围渣和异物即可进行修复，若漏点在盘管背面，则需拆除主烧嘴和烧嘴支撑，整体吊出下渣口进行修复。
4干煤粉气化炉下渣口损坏的部位及原因分析
通过对下渣口泄漏位置查看，发现损坏部位主要集中在下渣口底部3圈，表现形式有三种，“锚固钉磨损”，“穿孔”和“细小裂纹”。
图2锚固钉磨损 图3 穿孔 图4细小裂纹
为何气化炉下渣口的泄漏率较高？主要原因分析如下：
（1）锚固钉磨损的原因：反应物在燃烧室从上到下，进入激冷室过程中出现下渣口缩径，在压力一定的条件下，由于下渣口直径变小，气流动能增加，冲刷力度加强，导致下渣口缩径周围锚固钉磨损。底部激冷室在急冷过程中，由于急冷水流量和温度控制不佳，下冲气流混合物及渣遇到泡破条板阻挡，反冲上来一部分气体，急速冲涮下渣口底部盘管，进一步造成底部锚固钉大面积磨损。
（2）穿孔的原因：气化炉下渣管温度较低。在较低温度下，渣的流动性变差，与水冷壁管粘连，局部区域渣层逐渐累积变厚，当渣层累积到一定厚度时，在重力作用下脱落，导致粘连部位的水冷壁管减薄或穿孔。
（3）产生细小裂纹的原因：气化炉多次开停车，炉内温差变化较大，下渣口部位的温度变化尤为明显，导致下渣管材料过热膨胀和遇冷收缩交替频繁，从而使材料发生蠕变现象。蠕变对材料的影响在反复开停车中逐步显现，造成了水冷壁管表面大面积产生细小裂纹。
5干煤粉气化炉下渣口修复工艺
（1）当锚固钉长度小于6mm时，视为磨损，使用角磨机将原有锚固钉切除打磨干净，打磨标准为锚固钉根部与盘管壁高度一致，不容许有凸台以及凹坑，及时清理水冷壁管周围浇渣及异物，100%着色检测（PT）水冷壁管表面情况。用螺柱焊机焊接锚固钉，一般情况，焊接过程中螺柱焊机开关设置在2挡，焊接锚固钉深度以1mm为宜，布置方式为4343形式，不容许大电流焊接锚固钉，易造成局部温度较高而损坏管壁。
图5 锚固钉焊接布置形式
（2）采用开“止裂槽”的方法。在穿孔区域周围开设环形止裂槽，以防止焊接过程中表面裂纹的延伸，焊接方式由传统的“漏点中心向四周”转变为“漏点四周向中心”焊接，确保修复成功率达到100%。
（3）采取开“开天窗”的焊接方法。在盘管裂纹严重区域整体开天窗，所开的椭圆型窗口的大小宜为150X60mm,有利于操作且盘管变形量小，两管口错边不应大于1.6mm。焊缝检验采用100%着色检测（PT），每道焊缝检测合格后，方可进行下一道焊缝的焊接工作。
图6 开天窗 图7焊接合格天窗
结语：干煤粉气化炉下渣口有独特优势，但在实际设备运行中，存在烧穿、锚固钉磨损、细小裂纹等问题，影响装置平稳运行，可能造成下渣管的断裂，从而造成巨大经济损失。经过研究分析，根据不同原因导致的泄漏制定相应修复措施，使修复成功率达到100%，为装置运行提供根本保障。
参考文献：
[1] 程鹏程，王婷，广州化工生产技术《干煤粉气化技术的应用及优化》中存在问题及技术优化改造中（3）水冷壁烧损。
[2] 郑海英，梁新忠，赵军，锅炉技术第45卷第4期《干煤粉气化炉水冷罩结构研究》水冷罩结构（3）存在问题及原因分析。
论文作者:邵小兵,张璐,李吉承
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/16
标签：锚固论文; 气化炉论文; 水冷论文; 裂纹论文; 煤粉论文; 磨损论文; 原因论文; 《防护工程》2018年第30期论文;