煤气发生炉系统检验方法

魏中军

（福建省锅炉压力容器检验研究院，福州 350008）

0 引言

随着工业的发展，环保意识的增强，如何合理、有效地使用煤炭也是各国发展能源经济的一项重要内容，在此情况下，如何设计、利用节能环保的煤气发生炉系统也是如何合理使用煤炭的一个重要技术手段。与此同时煤气发生炉也在适应市场需求，一代一代的更新。在我国各地、各行各业都有数目不少的煤气发生炉系统供气站。在当前形势下如何更为合理地利用我国丰富的煤炭资源，煤气发生炉煤气仍然是一种行之有效的气化方式。煤气发生炉系统正向小型化、简单化、环保化和生产低成本方向发展，并最大限度地减少操作环节并降低能量损失，这样不仅能满足广大工业用户的使用要求，而且符合国家节能环保政策［1］。本文就煤气发生炉系统检验过程中发现的问题，总结出一套行之有效的检验方法和手段。

在煤气发生炉系统检验中，大多数煤气发生炉都会存在一些问题，譬如煤气发生炉本体鼓包变形，水垢超标，水质化验结果不符合要求等，甚至有些使用单位对于本体鼓包部位私自挖补施焊，这些都为煤气发生炉的安全使用带来了严重隐患。此外检验机构在煤气发生炉定期检验过程中没有形成一套规范、系统、安全的检验方法，检验员在检验过程中检验的内容不确定，检验所采用的具体检验手段不丰富，大部分还是以宏观检验为主，造成了检验员在检验过程中规范性不强，不能有效地在检验中发现问题。因此，本文针对煤气发生炉系统的检验内容、检验手段、检验方法进行系统阐述，对于指导煤气发生炉的检验具有重要意义。

1 煤气发生炉系统检验内容

1.1 资料审查

技术资料审查包括设计、制造、安装、修理、改造、检验等各方面资料的核查。设计、制造、安装、修理、改造、检验等技术资料必须符合国家规范与标准的相关规定。如果需要重大修理（改造）时，要审查特种设备安装改造单位是否具有特种设备相应资质，以及审查安装和制造单位是否有超出许可范围进行制造或修理行为，进行煤气发生炉承压部件和压力管道的制造和安装修理改造的单位是否有相应的许可资质。

1.2 安全管理检查

使用单位要规范制订安全生产责任制度，包括隐患排查治理、教育培训考核、岗位运行检查、维修管理等，并建立健全各岗位安全操作规程、台账等，同时落实制度规程上墙。应覆盖企业负责人，安全管理人员，操作人员，或制度要求的其他人员，并且要有相应的文件记录。

此外，使用单位还要检查安全生产制度执行情况，包括煤场管理制度、安全检查及培训制度、安全管控制度、设备管理制度、事故报告及处理制度、特种作业人员管理制度、事故应急预案及演练等。另外，使用单位还应完善岗位安全操作规程，主要包括司炉工、水质化验员、煤气化验员，以及其他与安全相关人员的安全操作规程等。

1.3 安全布置检验

煤气站区的设计应符合GB50195《发生炉煤气站设计规范》、《建筑设计防火规范》等相关标准。煤气发生站工艺选型设计是煤气发生站设计的第一步，工艺选型设计不仅要结合企业将来的实际应用要求，还要考虑当地诸多因素（如地理、气候、资源配置及环境情况等）的影响。要做到工艺选型设计合理，必须针对企业的气化煤种、气化用煤的品质、用气设备对煤气的要求等方面作出合理方案［2］。

1.4 煤气发生炉的检验重点

煤气发生炉系统检验主要有本体夹套和汽包、本体与连接部位、给排水及循环系统以及水质化验等内容。

煤气发生炉系统主要问题及缺陷有水垢、鼓包、磨损以及腐蚀。鼓包变形主要发生在本体夹套的筒体部位，当夹套内水循环不畅，少水缺水或夹套内水垢过厚时，筒体内壁无法正常降温，导致筒体钢材过热，严重时导致筒体鼓包变形甚至开裂。准确记录好筒体鼓包变形、开裂的位置，并测量出其尺寸。在水夹套检验过程中发现，筒体鼓包变形是影响其安全状况评定的最主要原因［3］。鼓包发生的主要因素在于煤气发生炉水处理不合格，如果水质硬度太大，夹套内筒体结垢严重，传热效果严重降低，从而导致炉体水夹套靠近氧化还原层（约700～1 200℃）的局部金属温度升高，超过材料承受能力后就会发生蠕动变形形成鼓包。在检验一定数量的发生炉后可以发现：整个炉体水夹套下部鼓包较少并且鼓包的变形量很小，需要仔细观察才能发现轻微鼓包，而水夹套上部鼓包数目多且鼓包变形量大［4］。

煤气发生炉水夹套的底部为灰盘，灰盘转动时会带动煤层的移动，在工作时水夹套内壁经常与原料煤接触、摩擦。煤气发生炉在出灰出渣不及时，或者灰盘的轴心与水夹套的轴心偏离的情况下，水夹套内壁会与煤层接触加大，进而导致水夹套内壁逐渐变薄。另外，如果生产作业不当的话，也容易造成炉内煤炭结焦，导致煤渣无法及时排出，造成出渣过程煤渣对下筒体的碰撞摩擦刮伤，损伤处有可能成为裂纹的发源地［5］。

煤气发生炉出现的腐蚀主要是水夹套部位在的电化学腐蚀，其中主要以氧腐蚀最常见。水夹套系统中，溶解于水中的氧在高温、高压和电解质的共同作用下，氧气、二氧化碳与金属中的Fe反应生成Fe2O3或Fe3O4，腐蚀的结果会使金属表面形成直径不等的鼓泡，呈点状或块状分布，腐蚀后本体表面会出现凹坑，引起溃疡腐蚀，在电解环境下，腐蚀经常会加剧发展。此外，停炉保养不当也会引发腐蚀。在停炉时，炉内的煤渣及水分应及时清理干净，否则煤中的硫完全或者不完全燃烧生成SO2和SO3，再与煤渣中的水分反应生成H2SO4和H2SO3，煤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳再和水反应生成碳酸。这些酸性腐蚀介质以及煤渣中其他腐蚀介质与内壁接触，在局部区域发生腐蚀引起斑点、凹坑、穿孔等［6］。

1.5 煤气发生炉的检验方法

（1）超声波测厚

测厚的重点部位为鼓包部位、水夹套内壁部位、液位波动的部位，以及在使用中壁厚容易减薄、变形和磨损的部位。

（2）表面无损检测

检验人员对煤气发生炉进行检验时除了对内筒、夹套部位进行表面无损检测外，还要重点检查炉裙护板的变形、炉裙法兰的破损情况，炉裙法兰上下炉裙板是否出现变形和断裂等缺陷，必要时须对炉裙板根部进行表面无损检测。另外，在高温环境中，炉裙材料的强度、韧性都会发生改变，更是加剧了变形的发生［7］。

（3）埋藏缺陷检测

在检验过程中，如果发现煤气发生炉出现过补焊情况的，或者出现鼓包、变形问题的，或者是经过表面无损检测发现裂纹需要进行焊缝埋藏缺陷检测的，或者焊接接头部位出现泄漏问题的，焊缝错边量和零角度超过标准要求的，需要对以上相应位置进行射线检测或者超声检测。

（4）硬度检测和金相分析

煤气发生炉水夹套部位如果出现鼓包、变形问题的，应对鼓包部位进行硬度测定，对鼓包部位进行显微组织的金相检验［8］。

2 煤气发生炉缺陷及问题处理

由于煤气发生炉系统的使用特殊性，在检验过程中不能仅仅当做一般压力容器来检验，也不能完全套用锅炉的检验方法，这样对于煤气发生炉系统的检验都不合理。应该从煤气发生炉系统水质检测、机械损伤、化学腐蚀、水垢情况综合分析，进而得出煤气发生炉系统的问题和缺陷判定依据。

2.1 煤气发生炉系统水处理

煤气发生炉系统水处理合格标准应符合以下几点：水处理设备（系统）完好；煤气发生炉本体、汽包内装置完好，腐蚀程度、腐蚀坑点无明显加重；沉积物沉积率小于120 g／m2，煤气发生炉水质应达到工业锅炉水质合格标准。

2.2 煤气发生炉系统化学清洗

煤气发生炉系统化学清洗一般采用碱洗，当水垢或腐蚀达到以下程度时，应及时进行除垢或除锈清洗：煤气发生炉本体、汽包水垢覆盖80%以上，且平均水垢达到1 mm以上；煤气发生炉本体、汽包有严重锈蚀的；煤气发生炉本体、汽包由于水垢原因引起鼓包的。

2.3 煤气发生炉系统缺陷处理要求

（1）煤气发生炉系统本体变形高度不超过原直径的2%且不大于200 mm的，可予以保留监控使用，监控使用期间使用单位应密切关注变形部位的状况并定期进行检测变形数据，如果变形量持续增大时应采用复位、挖补、更换等方式进行修理。

（2）对于煤气发生炉保温层开裂的，如果由于炉体变形引起的开裂，要判断其变形量，按情况（1）处理；如果是环境因素或者使用不当引起保温层开裂的，应及时对保温层进行修复。

（3）煤气发生炉系统承压部件的材质如果出现材质劣化或过烧现象的，应增加光谱分析或硬度检测确定其范围，确实判定为劣化或过烧的要进行挖补或更换，挖补要满足其焊接工艺技术条件。

（4）煤气发生炉系统如果发生泄漏，应对泄漏部位进行修理，修理前应制定修理方案。

（5）煤气发生炉系统如果出现严重腐蚀或磨损情况的，要进行强度校核，如果实测壁厚低于强度计算值的，应进行修复，修复过程中涉及到堆焊后磨平、挖补情况的，要满足其焊接工艺条件。

2.4 对作业人员的要求

煤气发生炉系统作业人员应包括取得国家许可考试资格的现场作业人员、水质化验人员不少于1人；煤气发生炉日常使用状况记录、水质化验记录、煤气发生炉及其安全附件、安全保护装置、测量调控装置、有关仪器仪表的维修保养记录、运行故障及事故记录，以及扎钎和打钎记录等。

3 结束语

本文对煤气发生炉系统检验进行了全面的论述。主要从煤气发生炉使用前技术资料的审查、使用单位安全管理的检验、煤气发生炉本体和汽包的检验、煤气发生炉管道系统的检验、使用单位的泄漏报警以及应急预案的检验、煤气发生炉安全附件的检验，以及当煤气发生炉检验时发现腐蚀、磨损、鼓包等问题时的处理方法等方面进行了论述，分析煤气发生炉系统的主要缺陷形式，通过超声波测厚、表面无损检测、埋藏缺陷检测、硬度检测和金相分析检测方法对缺陷进行检出定性。本文对煤气发生炉系统检验方法、评价模式、发现问题的处理方法、以及检验结果的评价进行了详细的阐述。这样，不仅能指导检验人员规范化检验，也能最大程度地发现煤气发生炉系统的检验缺陷，保证煤气发生炉系统使用的安全。