煤粉噴吹罐的定期檢驗

沈曉東 佟飛虎 馮 正 高 珊 劉 瑾

(鞍山鋼鐵集團公司工程質量生產監測管理中心 鞍山 114003)

煤粉噴吹罐的定期檢驗

沈曉東 佟飛虎 馮 正 高 珊 劉 瑾

(鞍山鋼鐵集團公司工程質量生產監測管理中心 鞍山 114003)

《固定式壓力容器安全技術監察規程》規定壓力容器的介質是液體或氣體，但在實際生產中偶爾會遇到介質中含有固體物料的情況，因此本文通過對一臺煤粉噴吹罐的檢驗，總結該壓力容器特點和主要失效模式，并針對該類壓力容器如何檢驗及檢驗重點和注意事項進行了闡述，以保證煤粉噴吹罐在使用過程中的安全性，并針對主要失效模式提出預防措施。

煤粉噴吹罐 定期檢驗 固體物料

介質對壓力容器的安全使用影響是相當巨大的，按照《特種設備安全監察條例》第九十九條第二款規定：壓力容器是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備[1]。但在冶金行業中，壓力容器主要安裝在動力系統，承擔著儲存、分離、緩沖等作用。這些壓力容器工作介質中含有固體物料，比如煤粉噴吹罐中含有煤粉。通過以煤粉噴吹罐定期檢驗為舉例，闡述此類壓力容器的檢驗除按常規檢驗外還應考慮煤粉對容器在使用過程中的影響，總結該壓力容器特點和主要失效模式，并據此編制檢驗方案進行檢驗。

1 檢驗案例

筆者對鞍鋼股份某廠一臺煤粉噴吹罐進行定期檢驗，該容器基本情況為：按GB 150—1998設計，設計壓力1.94MPa，設計溫度80℃，厚度30mm,內徑3200mm，高度9156mm，容積50m3，材質16MnR，介質為氮氣和煤粉。煤粉噴吹罐的結構示意圖（如圖1所示）。

圖1 煤粉噴吹罐結構簡圖

煤粉噴吹罐的工作原理是承壓的容器通過氮氣將煤粉噴吹脫離罐體。在這個過程中氮氣對容器的腐蝕很小，而煤粉在壓力的作用下與容器內壁摩擦，致使容器產生磨損。其磨損的速度遠遠大于其它容器的正常腐蝕速度，且當氣體進入容器后噴吹物料與容器的摩擦是無規律可循的。對筒體外部宏觀檢查時發現使用單位擅自更換整個下錐封頭(圖2為封頭和筒體連接擅自焊接與原廠焊縫對比)。

圖2 擅自焊接封頭的焊縫與原廠焊縫的對比

并且第一排第三進氣口（進氣口主要作用是通過錐封頭底部吹氣防止煤粉膨料，共設2排，8個進氣口）補強板撿漏孔被焊死且正下方擅自貼補（見圖3），第一排進氣口與第二排進氣口之間擅自貼補（見圖4），初步判斷罐內壁局部磨損嚴重，安全附件為爆破片和壓力表，爆破片的爆破壓力大于最高允許使用壓力。壓力表合格。停機進行罐內檢驗，發現罐內壁局部區域呈磨損特征，特別是外壁貼補處和第三進氣口接管角焊縫由于物料磨損嚴重已泄露，對磨損嚴重的區域選取幾個測厚點并進行強度校核，剩余厚度滿足工作需要。本次定期檢驗的結論：1）使用單位擅自更換下錐封頭并在筒體泄露處擅自進行貼補；2）檢漏孔被盲死，其作用是對補強件、墊板、固定焊縫進行密封試驗時檢漏及接管角焊縫殼體被覆蓋的焊縫泄露時發出信號[2]，本次檢驗使用單位因不懂泄漏信號指示孔的作用，簡單的認為是泄漏點而擅自將其焊死，造成內部接管已泄露未被及時發現，險些造成事故；3）爆破片的爆破壓力大于最高允許使用壓力。檢驗結束后,向使用單位發意見通知書,針對上述缺陷要求立即停止使用該臺設備并找有資質的單位進行修理并檢驗合格，按規定重新選取合適的爆破片后容器方可使用。

圖4

2 根據特點進行檢驗

通過上述檢驗案例可知由于介質中含有煤粉這一特殊性，使得這種壓力容器有以下幾個特點，檢驗人員檢驗時可根據這些特點制定檢驗方案實施檢驗。

2.1 結構特點

含有煤粉的容器，其煤粉噴吹罐結構大致為：上下封頭、圓形筒體、支座。其中下封頭一般采用錐型，這一結構特點就是防止擔料。由于錐型封頭在制造成型過程中易產生錯邊、棱角度等超標缺陷，焊縫易產生未焊透等埋藏缺陷，因此在結構檢查和無損檢測中應重點注意。另外，這一結構特點在圓筒體與錐型封頭的連接焊縫以及錐型封頭的焊縫易產生附加彎曲應力和剪應力，造成使用過程中產生裂紋[3]，外觀檢查時是重點部位，必要時可進行無損檢測并適當提高檢測比例。此外，隨著生產工藝的不斷改進容器也向大型化發展，由于工作介質含有煤粉容器承載重量大，在檢查容器支承和基礎時也是重點檢查項目。

2.2 工作環境特點

工作環境包括工作溫度、工作濕度等外部環境，也包括工作介質、工作壓力等內部環境。通常來說這類容器的外部工作環境較為干燥，使用溫度基本為常溫，因此外表面不易造成腐蝕或呈現為均勻腐蝕。因此容器的外表面腐蝕不作為重點檢驗項目。

由于罐內介質含有煤粉顆粒，因此要特別注意磨損，其特點是流體對金屬表面同時產生磨損的破壞形態。通常呈現局部的溝槽、波紋、圓滑或山谷形，有的有方向性，有的則無方向性，嚴重時可導致局部泄露，所以容器內壁磨損程度是檢驗重點。

2.3 安全附件特點

由于容器盛裝煤粉，一般情況下這類容器不選安全閥，而是選用爆破片。主要目的是防止介質中的固體顆粒堵死安全閥閥口導致其超壓時無法起跳而喪失保護功能。在對爆破片檢查時應注意以下幾個問題：

●2.3.1 爆破片的類型選用是否正確

由于煤粉噴吹罐是脈動載荷、壓力大幅度頻繁波動的容器，最好選用反拱型或彎曲型爆破片，其它類型處于高應力狀態，易疲勞失效[4]。

●2.3.2 爆破片的裝設是否合理

爆破片裝置與容器的連接管線應為直管。通道面積不得小于膜片的泄放面積；易爆介質的壓力容器，應當在爆破片的排出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并且進行妥善處理，不得直接排入大氣；爆破片的安裝方向一定注意是否正確。

●2.3.3 爆破片爆破壓力的選定

爆破片的設計爆破壓力不得大于該容器的設計壓力，并且最小爆破壓力不得小于該容器的工作壓力，當設計圖樣或者銘牌上標注有最高允許工作壓力時，爆破壓力不得大于壓力容器的最高允許工作壓力[5]。

●2.3.4 爆破片是否定期更換

壓力容器的使用單位應根據本單位的實際情況確定爆破片更換年限并定期進行更換。

此外由于工作介質含有煤粉，在檢驗其它安全附件（如壓力表等）應重點檢查其接管是否被固體顆粒堵塞造成失效和是否在有效期內。

3 結論

煤粉噴吹罐由于介質中含有煤粉顆粒，因此最大的失效模式就是磨損，一旦泄露可能會造成很嚴重的后果，泄露的煤粉由于靜電、火星、動力等因素可能發生燃燒爆炸，此外由于噴出罐沖壓、流化、助吹全數采用了氮氣，一旦氮氣泄露，也可造成人員窒息。這就要求壓力容器檢驗人員在檢驗過程中，一定要根據磨損這一主要失效模式制定檢驗法案。當容器的磨損速率較大時應縮短檢驗周期，年度檢驗時也應重點檢查進氣口相對應沖擊和接管補強板的檢漏孔。以便及時發現問題，消除隱患。為了減少腐蝕磨損可以給使用單位提出一些建議和措施如：1）合理選材，選擇時應優先選擇耐腐性材料，其次考慮材料的耐磨性；2）在介質中添加緩蝕劑，過濾懸浮固體顆粒，降低操作溫度；3）在設計時考慮降低流速，減少湍流，加厚易損部位使其易于拆換修補。總之，在實際工作中，檢驗人員一定要不斷的學習，知識面要寬，熟悉掌握相關的政策法規，在檢驗時要根據容器的特點和主要失效模式制定檢驗方案并進行檢驗。

[1] 特種設備安全監察條例[S].

[2] 謝鐵軍，壽比南，王曉雷，等.《固定式壓力容器安全技術監察規程》釋義[M].北京：新華出版社，2009.

[3] 桑如苞.殼體局部彎曲應力的分類及其一次結構法[J].壓力容器，2001(02)：23-29+37.

[4] 馬源，丁信偉.爆破片選用指南[J].壓力容器，1994 (05)：70-74+16-3.

[5] TSG R0004—2009 固定式壓力容器安全技術監察規程[S].

Periodical Inspection of the Pulverized Coal Injection Tank

Shen Xiaodong Tong Feihu Feng Zheng Gao Shan Liu Jin
(Ansteel Group Corporation engineering quality monitoring management center Anshan 114003)

According to 'Supervision Regulation on Safety Technology for Pressure Vessel’, the medium of pressure vessel should be liquid or gas, but solid material would be the medium sometimes in actual production. Therefore, take a pulverized coal injection tank inspection as an example, this paper summed up the characteristic and major failure mode of such pressure vessels, described how to inspect this type of pressure vessel, and inspection focus and precautions, put forward preventive measure based on the main failure mode to ensure security of such pressure vessel in production.

Pulverized coal injection tank Periodical inspection Solid materials

X933.2

B

1673-257X(2015)09-0047-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.09.010

沈曉東(1980～),女，碩士，中級工程師，從事特種設備檢驗工作。

2015-03-31）