合成气/锅炉给水预热器的设计与制造

第4期中氮肥2011年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul.2011合成气/锅炉给水预热器的设计与制造付雪锋,李小平,唐文光(川化股份有限公司,四川成都610301)[中图分类号]TQI13.264[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2011)04-0049-0我公司化肥厂引进合成氨装置在2003年节(如设计压力、设计温度、介质特性、工艺条能技改(装置生产能力提高20%)时,将氨合件)、材料焊接、设备结构、制造工艺、使用方成塔(105-D)结构改为了 Casale轴径向式,合要求等,同时应尽量减少用材品种和规格。成塔出口工艺气温度因此由原来的320℃提升至21壳程340℃以上。热负荷增加后,合成废锅(123-C)从工艺介质、操作温度、操作压力、材料焊无法满足扩产后的生产需要,因而在123-C上游接性等综合考虑,筒体材料选用Q345R,接管增设了1台合成气/锅炉给水预热器(123-CA),材料选用16MnⅢ以回收合成反应热,降低进入123C气体的温2.2管程度。但123C投运后经过1a的运行,暴露出管程工艺介质中H2的体积分数为5367%,些设计缺陷,化肥厂根据生产装置的实际情况管程设计压力为2573MPa。由道尔顿混合气体对设备提出了一些新要求,于是对该设备重新进分压定律可知,设计条件下氢的分压为25.73行了优化设计。0.5367=13.81MPa,根据美国 APIRP941《钢在1设计参数氢环境中的操作极限》的纳尔逊曲线,管程材料选用21/4Cr-1Mo(即国标12Cr2Mol)合成气/锅炉给水预热器(123CA)为立式管箱筒体、封头材料选用12Cr2MolⅣ;换单管程式固定换热器,容器类别为Ⅲ类,换热面热管选用 ASME SA213T22(其化学成分与积386m2,换热管管束级别为I级,管子与管12Cm2Mol相近);管板材料选用12Cr2MolⅣ板的连接形式为强度焊加贴胀,主要设计参数见并在管板与换热管焊接面上堆焊一层奥氏体组织表1的 Inconel600材料;封头人孔选用12Cr2MolⅣ表1123CA的主要设计参数螺柱选用35 CrMoA,螺母选用30 CrMoA,八角垫项目管程壳程选用1Cr5MoI。设计压力/MPa12.52.3焊接材料设计温度/℃Q345R之间用J427,12Cr2Mol与Q345R之平均壁温℃间用J427,12Cr2Mol之间用R407,SA213T22腐蚀裕度/mm与 Inconel600之间用 ERNiCr-3。焊接接头系数水压试验压力/MPa36.221.33各部位连接方式的设计改进全容积/m3(1)将管箱封头由原来的平盖结构改为球2材料选择形结构,并增加人孔,大幅度降低了设备的质量,节约了设备成本,检修也方便。压力容器选材必须考虑设备的操作条件(2)换中国煤化工采用强度焊加贴胀,在CNMHG.600合金,[收稿日期]20114143其目的是改善x组织仕,管子与管板[作者简介]付雪锋(1977—),女,河南周口人,工程师焊后不需进行焊后消应力热处理。50·中氮肥第4期(3)管板与壳体、管箱的连接采用GB证后才能担任焊接工作。12Cr2Mol组焊焊缝焊151—1999图18中的b型结构。该连接方式适前应预热,最低预热温度200℃,焊后热处理温用于高温、高压工况。管箱侧堆焊 Inconel600度为680-~720℃。Q345R组焊焊缝焊前预热至合金,焊后可免作热处理。125~175℃,焊后580~620℃热处理。(4)管程、壳程对外连接的工艺接管不采(2)Q345R需作A类焊缝产品焊接试板,用法兰结构,而是用焊接。接管与壳体的焊接接12Cr2Ml需作B类焊接接头鉴证环。产品焊接头型式及尺寸参照HG20583-1998和GB150—试板尺寸、试样截取、试验项目及合格要求均依1998中的相关规定,采用全焊透型式。据JB4744-2000。受压元件的强度计算(3)管板堆焊按照《管板堆焊技术要求》进行。123CA的主要受压元件包括:上、下管箱4)换热管与管板连接采用强度焊加贴胀球形封头,管箱筒体,壳程筒体,人孔部件,接(贴胀方法由制造单位自定),免作焊后热处理。管,换热管,上、下管板等。受压元件的强度计换热管与管板焊接接头按GB151-1999附录B算依据GB150-1998和GB151--1999的相关公进行焊接工艺评定。焊接时严格控制焊接线能,式进行,经设计、校核得到各受压元件名义尺避免裂纹产生。寸:管程筒体厚度,管程封头厚度68(5)制造单位可根据自己的实际经验,在mm,壳程筒体厚度,管板厚度18ˆmm保证焊接质量的前提下,按规定自定焊接坡口的(不含堆焊层)。型式。5制造技术要求(6)与壳程、管程壳体相焊的所有零部件均应在焊后热处理前焊在壳程、管程壳体上,热5.1材料处理后不得再施焊。(1)制造厂对入厂的材料应进行检测和验(7)管箱与管板连接处的焊缝坡口均堆焊收,以确保所购材料符合相应标准和设计文件的 nonel600,堆焊完成后分别进行焊后热处理要求。热处理完成后进行管箱与管板的焊接,焊后可免(2)壳程筒体材料Q345R在正火状态下作焊后热处理。使用(3)换热管采用进口 ASME SA213T22冷6检验和验收拔无缝管,正火加回火状态供货,不允许拼焊;(1)设备所有A、B类焊缝均按JBT其外径偏差+0.1mm,壁厚偏差+10%;换热4730.2-2005进行100%射线探伤,Ⅱ级合格管逐根进行20MPa水压试验,稳压不少于10并按JB/T4730.3-2005进行20%超声波探伤,min,不得出现渗漏现象;按B丌T4730.3—2005Ⅰ级合格;C、D类焊缝按JB/T4730.5-2005中的4.5要求进行超声波探伤,不得出现大于或进行表面无损伤探测,Ⅰ级合格。等于Ⅰ级对比试样人工缺陷回波的基准幅度。除(2)所有的接管角焊缝按JB/T4730.3以上要求外,换热管材料还应满足“换热管订2005中的5.1进行超声波探伤,直径≤200mm货技术要求的接管参照执行。(4)所用焊接材料应按J/T4747—2002(3)焊接坡口表面焊前按JB/T4730.5《压力容器用焊条定货技术条件》要求选择。005进行100%渗透检查,I级合格。5.2制造要求(4)管板与壳程筒体的最后一道环焊缝用(1)压力容器产品施焊前,应对受压元件氩弧焊打底,按JB/T4730.5-2005进行表面检之间的对接接头、要求全焊透的T型焊接接头测,不能有裂纹类缺陷,合格后进行整道焊逢的以及堆焊层进行焊接工艺评定。焊接工艺评定按焊接。整中国煤化工B/4730.3-JB478-200进行。焊工必须按照《锅炉压力200进行CNMHG合格,表面按容器焊工考试规则》进行考试,取得焊工合格JB/T4730-2005进行渗透或磁粉检查,I级合格。第4期中氦肥No 42011年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2011影响多元料浆工艺烧嘴长周期运行因素及对策吴纯马(安徽淮化集团有限公司,安徽淮南232038)[中图分类号]TQ545[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2011)04-0051-030引言1工艺烧嘴基本情况我公司现有2套加压煤气化装置,1套采用多元料浆工艺烧嘴系北京航天十一所生产。德士古水煤浆加压气化工艺,为美国德土古公司工艺烧嘴采用三流道外混式结构设计(见图1)。的专利技术;另1套采用多元料浆加压气化工最里流道是氧气,称为中心氧,最外流道也是氧艺,为我国西北化工研究院的专利技术。开车初气,大部分的氧气在此通过,称为外环氧。中心期,气化炉工艺烧嘴的使用周期都很短[德士氧流量为总流量的12%~16%。中间流道是多古工艺烧嘴只能维持在10d左右,有时不到1元料浆。中心氧能提高氧气和多元料浆的返混程周,远达不到设计使用寿命(连续运行40d);度,外环氧能减轻多元料浆对炉膛内壁的冲刷磨而多元料浆气化工艺烧嘴也基本维持在1周左损。烧嘴头部有冷却水盘管,前端有水夹套冷右,最长18d(设计使用时间1.5~2个月)],却,以保护烧嘴不被烧坏。烧嘴主要材料是严重制约了系统的正常运行。在公司相关技术人 INCONEL60,头部是UMCo50。外环氧管与煤员的努力下,经反复攻关,终于将这一难题成功浆管所夹环形通道经流的介质为纯度≥99.6%、解决。德士古炉工艺烧嘴与多元料浆工艺烧嘴结压力8.2MPa的氧气,从中外喷头所夹环隙喷构基本相同,本文以多元料浆工艺烧嘴为重点出,其作用是使多元料浆均匀雾化并与之发生化分析影响烧嘴长周期运行因素及对策。学反应而使其气化;中间煤浆管与中心氧管之间通道经流的介质为浓度62%、压力78MPa的[收稿日期]2010-1221作者简介]吴纯马(1975-),男,安徽准南人,工程师,安多元料浆,从中喷头喷出,进入气化炉内与氧气徽淮化集团有限公司合成氨厂气化作业区区长。发生化学反应生成产品煤气;内侧中心氧管经流0《0《0和0O《O《0《0《O《门0000《)《净《D《00你加(5)壳程按CB150198进行水压试验,7结语合格后按HG20584-1998附录A中B法进行氨渗漏试验。整台设备水压试验合格后,对所有的合成气锅炉给水预热器(123CA)的设受压焊缝按JB/T4730-200进行渗透或磁粉检计、制造与检验按照GB150-1998《钢制压力查,Ⅰ级合格。容器》、GB151—1999《管壳式换热器》、《压力(6)按《管板堆焊技术要求》对堆焊管板容器安全技术监察规程》、HG20584-1998《钢进行检验和验收。制化工容器制造技术要求》、JB/T4730—2005(7)管板加工(钻孔和加工坡口)后,按《承压设备无损检测》和JBT4709200g焊JB/T4730.5-2005进行着色检测,Ⅰ级合格。接规程》进行。更新设计后,由川化永鑫公司(8)管板与换热管采用氩弧焊,焊缝焊完设备制造厂制作。新的123C投入运行后一直后进行着色检查,水压试验合格后焊缝再进行着工作正常,中国煤化工问题,说色检查。明更新后的aYHCNMHG全、稳定生(9)管箱热处理后对焊缝进行无损检测。产需要。