煤氣發生爐系統檢驗方法

魏中軍

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院，福州 350008）

0 引言

隨著工業的發展，環保意識的增強，如何合理、有效地使用煤炭也是各國發展能源經濟的一項重要內容，在此情況下，如何設計、利用節能環保的煤氣發生爐系統也是如何合理使用煤炭的一個重要技術手段。與此同時煤氣發生爐也在適應市場需求，一代一代的更新。在我國各地、各行各業都有數目不少的煤氣發生爐系統供氣站。在當前形勢下如何更為合理地利用我國豐富的煤炭資源，煤氣發生爐煤氣仍然是一種行之有效的氣化方式。煤氣發生爐系統正向小型化、簡單化、環保化和生產低成本方向發展，并最大限度地減少操作環節并降低能量損失，這樣不僅能滿足廣大工業用戶的使用要求，而且符合國家節能環保政策［1］。本文就煤氣發生爐系統檢驗過程中發現的問題，總結出一套行之有效的檢驗方法和手段。

在煤氣發生爐系統檢驗中，大多數煤氣發生爐都會存在一些問題，譬如煤氣發生爐本體鼓包變形，水垢超標，水質化驗結果不符合要求等，甚至有些使用單位對于本體鼓包部位私自挖補施焊，這些都為煤氣發生爐的安全使用帶來了嚴重隱患。此外檢驗機構在煤氣發生爐定期檢驗過程中沒有形成一套規范、系統、安全的檢驗方法，檢驗員在檢驗過程中檢驗的內容不確定，檢驗所采用的具體檢驗手段不豐富，大部分還是以宏觀檢驗為主，造成了檢驗員在檢驗過程中規范性不強，不能有效地在檢驗中發現問題。因此，本文針對煤氣發生爐系統的檢驗內容、檢驗手段、檢驗方法進行系統闡述，對于指導煤氣發生爐的檢驗具有重要意義。

1 煤氣發生爐系統檢驗內容

1.1 資料審查

技術資料審查包括設計、制造、安裝、修理、改造、檢驗等各方面資料的核查。設計、制造、安裝、修理、改造、檢驗等技術資料必須符合國家規范與標準的相關規定。如果需要重大修理（改造）時，要審查特種設備安裝改造單位是否具有特種設備相應資質，以及審查安裝和制造單位是否有超出許可范圍進行制造或修理行為，進行煤氣發生爐承壓部件和壓力管道的制造和安裝修理改造的單位是否有相應的許可資質。

1.2 安全管理檢查

使用單位要規范制訂安全生產責任制度，包括隱患排查治理、教育培訓考核、崗位運行檢查、維修管理等，并建立健全各崗位安全操作規程、臺賬等，同時落實制度規程上墻。應覆蓋企業負責人，安全管理人員，操作人員，或制度要求的其他人員，并且要有相應的文件記錄。

此外，使用單位還要檢查安全生產制度執行情況，包括煤場管理制度、安全檢查及培訓制度、安全管控制度、設備管理制度、事故報告及處理制度、特種作業人員管理制度、事故應急預案及演練等。另外，使用單位還應完善崗位安全操作規程，主要包括司爐工、水質化驗員、煤氣化驗員，以及其他與安全相關人員的安全操作規程等。

1.3 安全布置檢驗

煤氣站區的設計應符合GB50195《發生爐煤氣站設計規范》、《建筑設計防火規范》等相關標準。煤氣發生站工藝選型設計是煤氣發生站設計的第一步，工藝選型設計不僅要結合企業將來的實際應用要求，還要考慮當地諸多因素（如地理、氣候、資源配置及環境情況等）的影響。要做到工藝選型設計合理，必須針對企業的氣化煤種、氣化用煤的品質、用氣設備對煤氣的要求等方面作出合理方案［2］。

1.4 煤氣發生爐的檢驗重點

煤氣發生爐系統檢驗主要有本體夾套和汽包、本體與連接部位、給排水及循環系統以及水質化驗等內容。

煤氣發生爐系統主要問題及缺陷有水垢、鼓包、磨損以及腐蝕。鼓包變形主要發生在本體夾套的筒體部位，當夾套內水循環不暢，少水缺水或夾套內水垢過厚時，筒體內壁無法正常降溫，導致筒體鋼材過熱，嚴重時導致筒體鼓包變形甚至開裂。準確記錄好筒體鼓包變形、開裂的位置，并測量出其尺寸。在水夾套檢驗過程中發現，筒體鼓包變形是影響其安全狀況評定的最主要原因［3］。鼓包發生的主要因素在于煤氣發生爐水處理不合格，如果水質硬度太大，夾套內筒體結垢嚴重，傳熱效果嚴重降低，從而導致爐體水夾套靠近氧化還原層（約700～1 200℃）的局部金屬溫度升高，超過材料承受能力后就會發生蠕動變形形成鼓包。在檢驗一定數量的發生爐后可以發現：整個爐體水夾套下部鼓包較少并且鼓包的變形量很小，需要仔細觀察才能發現輕微鼓包，而水夾套上部鼓包數目多且鼓包變形量大［4］。

煤氣發生爐水夾套的底部為灰盤，灰盤轉動時會帶動煤層的移動，在工作時水夾套內壁經常與原料煤接觸、摩擦。煤氣發生爐在出灰出渣不及時，或者灰盤的軸心與水夾套的軸心偏離的情況下，水夾套內壁會與煤層接觸加大，進而導致水夾套內壁逐漸變薄。另外，如果生產作業不當的話，也容易造成爐內煤炭結焦，導致煤渣無法及時排出，造成出渣過程煤渣對下筒體的碰撞摩擦刮傷，損傷處有可能成為裂紋的發源地［5］。

煤氣發生爐出現的腐蝕主要是水夾套部位在的電化學腐蝕，其中主要以氧腐蝕最常見。水夾套系統中，溶解于水中的氧在高溫、高壓和電解質的共同作用下，氧氣、二氧化碳與金屬中的Fe反應生成Fe2O3或Fe3O4，腐蝕的結果會使金屬表面形成直徑不等的鼓泡，呈點狀或塊狀分布，腐蝕后本體表面會出現凹坑，引起潰瘍腐蝕，在電解環境下，腐蝕經常會加劇發展。此外，停爐保養不當也會引發腐蝕。在停爐時，爐內的煤渣及水分應及時清理干凈，否則煤中的硫完全或者不完全燃燒生成SO2和SO3，再與煤渣中的水分反應生成H2SO4和H2SO3，煤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，二氧化碳再和水反應生成碳酸。這些酸性腐蝕介質以及煤渣中其他腐蝕介質與內壁接觸，在局部區域發生腐蝕引起斑點、凹坑、穿孔等［6］。

1.5 煤氣發生爐的檢驗方法

（1）超聲波測厚

測厚的重點部位為鼓包部位、水夾套內壁部位、液位波動的部位，以及在使用中壁厚容易減薄、變形和磨損的部位。

（2）表面無損檢測

檢驗人員對煤氣發生爐進行檢驗時除了對內筒、夾套部位進行表面無損檢測外，還要重點檢查爐裙護板的變形、爐裙法蘭的破損情況，爐裙法蘭上下爐裙板是否出現變形和斷裂等缺陷，必要時須對爐裙板根部進行表面無損檢測。另外，在高溫環境中，爐裙材料的強度、韌性都會發生改變，更是加劇了變形的發生［7］。

（3）埋藏缺陷檢測

在檢驗過程中，如果發現煤氣發生爐出現過補焊情況的，或者出現鼓包、變形問題的，或者是經過表面無損檢測發現裂紋需要進行焊縫埋藏缺陷檢測的，或者焊接接頭部位出現泄漏問題的，焊縫錯邊量和零角度超過標準要求的，需要對以上相應位置進行射線檢測或者超聲檢測。

（4）硬度檢測和金相分析

煤氣發生爐水夾套部位如果出現鼓包、變形問題的，應對鼓包部位進行硬度測定，對鼓包部位進行顯微組織的金相檢驗［8］。

2 煤氣發生爐缺陷及問題處理

由于煤氣發生爐系統的使用特殊性，在檢驗過程中不能僅僅當做一般壓力容器來檢驗，也不能完全套用鍋爐的檢驗方法，這樣對于煤氣發生爐系統的檢驗都不合理。應該從煤氣發生爐系統水質檢測、機械損傷、化學腐蝕、水垢情況綜合分析，進而得出煤氣發生爐系統的問題和缺陷判定依據。

2.1 煤氣發生爐系統水處理

煤氣發生爐系統水處理合格標準應符合以下幾點：水處理設備（系統）完好；煤氣發生爐本體、汽包內裝置完好，腐蝕程度、腐蝕坑點無明顯加重；沉積物沉積率小于120 g／m2，煤氣發生爐水質應達到工業鍋爐水質合格標準。

2.2 煤氣發生爐系統化學清洗

煤氣發生爐系統化學清洗一般采用堿洗，當水垢或腐蝕達到以下程度時，應及時進行除垢或除銹清洗：煤氣發生爐本體、汽包水垢覆蓋80%以上，且平均水垢達到1 mm以上；煤氣發生爐本體、汽包有嚴重銹蝕的；煤氣發生爐本體、汽包由于水垢原因引起鼓包的。

2.3 煤氣發生爐系統缺陷處理要求

（1）煤氣發生爐系統本體變形高度不超過原直徑的2%且不大于200 mm的，可予以保留監控使用，監控使用期間使用單位應密切關注變形部位的狀況并定期進行檢測變形數據，如果變形量持續增大時應采用復位、挖補、更換等方式進行修理。

（2）對于煤氣發生爐保溫層開裂的，如果由于爐體變形引起的開裂，要判斷其變形量，按情況（1）處理；如果是環境因素或者使用不當引起保溫層開裂的，應及時對保溫層進行修復。

（3）煤氣發生爐系統承壓部件的材質如果出現材質劣化或過燒現象的，應增加光譜分析或硬度檢測確定其范圍，確實判定為劣化或過燒的要進行挖補或更換，挖補要滿足其焊接工藝技術條件。

（4）煤氣發生爐系統如果發生泄漏，應對泄漏部位進行修理，修理前應制定修理方案。

（5）煤氣發生爐系統如果出現嚴重腐蝕或磨損情況的，要進行強度校核，如果實測壁厚低于強度計算值的，應進行修復，修復過程中涉及到堆焊后磨平、挖補情況的，要滿足其焊接工藝條件。

2.4 對作業人員的要求

煤氣發生爐系統作業人員應包括取得國家許可考試資格的現場作業人員、水質化驗人員不少于1人；煤氣發生爐日常使用狀況記錄、水質化驗記錄、煤氣發生爐及其安全附件、安全保護裝置、測量調控裝置、有關儀器儀表的維修保養記錄、運行故障及事故記錄，以及扎釬和打釬記錄等。

3 結束語

本文對煤氣發生爐系統檢驗進行了全面的論述。主要從煤氣發生爐使用前技術資料的審查、使用單位安全管理的檢驗、煤氣發生爐本體和汽包的檢驗、煤氣發生爐管道系統的檢驗、使用單位的泄漏報警以及應急預案的檢驗、煤氣發生爐安全附件的檢驗，以及當煤氣發生爐檢驗時發現腐蝕、磨損、鼓包等問題時的處理方法等方面進行了論述，分析煤氣發生爐系統的主要缺陷形式，通過超聲波測厚、表面無損檢測、埋藏缺陷檢測、硬度檢測和金相分析檢測方法對缺陷進行檢出定性。本文對煤氣發生爐系統檢驗方法、評價模式、發現問題的處理方法、以及檢驗結果的評價進行了詳細的闡述。這樣，不僅能指導檢驗人員規范化檢驗，也能最大程度地發現煤氣發生爐系統的檢驗缺陷，保證煤氣發生爐系統使用的安全。