煤气发生炉的全面检验及鼓疱事故分析

张伟洪

（广东省云浮市特种设备检验所，广东云浮527427）

煤气发生炉主要由炉体水夹套和汽包组成，煤在水夹套内燃烧，产生的热量被水吸收后产生蒸汽汇集到汽包后，通过管道把蒸汽引回到水夹套的炽热的煤层上与煤发生反应产生煤气，用于陶瓷的烧制。

2011年2月，我所对某陶瓷厂的煤气发生炉进行年度检查时，发现该煤气发生炉炉体水夹套内筒体发生多处鼓疱。该煤气发生炉水夹套的基本信息见表1。由于煤气发生炉是陶瓷生产的心脏，一旦停用，将给陶瓷厂带来巨大经济损失。陶瓷厂十分焦急，他们希望我所尽快给出鉴定意见和处理方法。为了准确判断煤气发生炉的受损程度和提出合理的处理意见，我所立即对该煤气发生炉进行了全面检验。

1 制定检验方案

检验方案是根据《压力容器定期检验规则》的要求和煤气发生炉的特点，重点针对鼓疱部位而制定的。主要从以下几方面考虑。

1.1 检验依据

1、GB150-1998《钢制压力容器》；

2、TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》；

3、TSG R7001-2004《压力容器定期检验规则》；

4、GB/T1576-2008《工业锅炉水质》。

1.2 检验要点

（1）宏观检查

检查炉体的结构、几何尺寸和焊缝，表面状况以及夹套内的结垢情况；

（2）超声波测厚，重点对鼓疱部位进行测厚；

（3）对鼓疱部位及其周围进行表面缺陷检测；

（4）对鼓疱部位进行埋藏缺陷检测；

（5）对鼓疱部位进行硬度测定；

（6）对鼓疱部位进行显微组织的金相检验；

（7）强度校核；

（8）耐压试验。

根据上述检测结果对煤气发生炉炉体进行安全状况等级评定并给出处理意见。

2 检验情况

（1）宏观检查

据了解，该煤气发生炉曾在去年底发生过缺水事故。该煤气发生炉自安装投用以来，一直没有安装水处理设备，炉水多次抽样检测均不合格，不合格的指标是给水硬度和炉水pH值、碱度、溶解固形物。

这次检验发现该炉水夹套内筒体中下部发生3处鼓疱，其中最大处直径为842mm，高105mm，鼓疱情况见图1。

表1 煤气发生炉水夹套的基本信息Tab.1 Basic information aboutgas generator's water jacket

煤气发生炉水夹套内结垢严重，达2mm；内筒体向火侧材料表面有高温氧化现象。

图1 筒体鼓疱情况Fig.1 Bulge deformation of the steel shell

图3 最大鼓疱处钢材的金相分析显微组织Fig.3 Metallographical image of the steelshellwith the largestbulge deformation

图2 超声波测厚平面图Fig.2 Ultrasonic measurement of the fouling layer thickness（top view）

表2 超声波测厚相应数据Tab.2 Ultrasonic measurement results of the fouling layer thickness

（2）超声波测厚

其测厚所得的展开平面见图2及相应数据见表2。

超声波测厚显示，其最小壁厚发生在最大鼓疱处，为17.5mm，说明鼓疱处已被明显拉薄。

（3）磁粉检测鼓疱处，未发现裂纹。

（4）超声波检测鼓疱处，未发现钢材有分层现象。

（5）硬度测量

鼓疱处钢材的硬度值见表3。

鼓疱处的平均硬度值为130.5HB，表明鼓疱处钢材的硬度值明显偏高（正常为120HB左右）。

（6）金相检验

表3 鼓疱处钢材的硬度值Tab.3 Hardness of the bulged steel shell

表4 筒体的强度Tab.4 The strength of the steelshell

该炉水夹套内筒体的材质为20g，交货状态为热轧，其金相组织为铁素体和珠光体。图3为最大鼓疱处钢材的金相分析显微组织。

从图3可以看出，该处已长出针状的魏氏组织，已明显过热，说明材料已产生劣化。

（7）强度计算

根据GB150-1998《钢制压力容器》计算炉体水夹套内筒体的强度。经过计算和查表，其参数见表4。

[P]允许=B/（D0/δe）=0.25MPa＞P设，强度校核合格。

（8）水压试验

检验结束后，经水压试验，其结果无渗漏，无残余变形，水压试验合格。

3 检验结果分析

从上述检验结果来看，造成这次鼓疱事故的主要原因是煤气发生炉发生缺水运行，钢材在高温环境下得不到及时的冷却而出现短期超温过热现象，强度急速下降，在外压的作用下（内筒体承受外压）发生塑性变形，因而产生鼓疱事故。而煤气发生炉用水没有经过处理，水质不合格，夹套内结垢，也会导致内筒体钢材得不到及时冷却而产生长期超温现象，从而引起材料强度下降，这也加剧了煤气发生炉鼓疱事故的发生。

4 问题处理

从检验结果来看，煤气发生炉鼓疱处的材质已发生明显劣化现象，根据《压力容器定期检验规则》的规定，其安全状况等级应定为4级或5级。考虑到该容器的使用压力较低（0.20MPa），鼓疱部位发生在内筒体，且承受外压，发生事故的可能性较低，即使发生事故，其危险性也不会很大（因为是往内发生破裂的）。因此，将其安全状况等级应定为4级，监护使用，最长监护使用时间不得超过3年，在监护使用期内缩短检验周期为1年，重点监控鼓疱位置有无扩大迹象。用户在监护期内应找有相应资质的单位进行挖补维修，以提高其安全状况等级，延长煤气发生炉的使用寿命。

5 预防和改进措施

通过对鼓疱部位的全面检验和分析，我所让陶瓷厂及时了解煤气发生炉的受损程度并为该厂继续使用提供了技术支撑，避免了直接停产带来的损失，为企业下一步维修或更换赢得了时间，为企业挽回巨大经济损失。为了防止类似事故的发生，使用单位应该加强人员岗位责任制的落实，确保煤气发生炉按操作规程运行，及时把水垢清除，并加装软水处理设备，以确保煤气发生炉的水质达到GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准的要求，减少结垢，以使煤气发生炉的受热面得到充分冷却，防止过热现象。同时建议加装水位报警器和自动上水装置，防止出现缺水现象。