煤氣發生爐的全面檢驗及鼓皰事故分析

張偉洪

（廣東省云浮市特種設備檢驗所，廣東云浮527427）

煤氣發生爐主要由爐體水夾套和汽包組成，煤在水夾套內燃燒，產生的熱量被水吸收后產生蒸汽匯集到汽包后，通過管道把蒸汽引回到水夾套的熾熱的煤層上與煤發生反應產生煤氣，用于陶瓷的燒制。

2011年2月，我所對某陶瓷廠的煤氣發生爐進行年度檢查時，發現該煤氣發生爐爐體水夾套內筒體發生多處鼓皰。該煤氣發生爐水夾套的基本信息見表1。由于煤氣發生爐是陶瓷生產的心臟，一旦停用，將給陶瓷廠帶來巨大經濟損失。陶瓷廠十分焦急，他們希望我所盡快給出鑒定意見和處理方法。為了準確判斷煤氣發生爐的受損程度和提出合理的處理意見，我所立即對該煤氣發生爐進行了全面檢驗。

1 制定檢驗方案

檢驗方案是根據《壓力容器定期檢驗規則》的要求和煤氣發生爐的特點，重點針對鼓皰部位而制定的。主要從以下幾方面考慮。

1.1 檢驗依據

1、GB150-1998《鋼制壓力容器》；

2、TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》；

3、TSG R7001-2004《壓力容器定期檢驗規則》；

4、GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》。

1.2 檢驗要點

（1）宏觀檢查

檢查爐體的結構、幾何尺寸和焊縫，表面狀況以及夾套內的結垢情況；

（2）超聲波測厚，重點對鼓皰部位進行測厚；

（3）對鼓皰部位及其周圍進行表面缺陷檢測；

（4）對鼓皰部位進行埋藏缺陷檢測；

（5）對鼓皰部位進行硬度測定；

（6）對鼓皰部位進行顯微組織的金相檢驗；

（7）強度校核；

（8）耐壓試驗。

根據上述檢測結果對煤氣發生爐爐體進行安全狀況等級評定并給出處理意見。

2 檢驗情況

（1）宏觀檢查

據了解，該煤氣發生爐曾在去年底發生過缺水事故。該煤氣發生爐自安裝投用以來，一直沒有安裝水處理設備，爐水多次抽樣檢測均不合格，不合格的指標是給水硬度和爐水pH值、堿度、溶解固形物。

這次檢驗發現該爐水夾套內筒體中下部發生3處鼓皰，其中最大處直徑為842mm，高105mm，鼓皰情況見圖1。

表1 煤氣發生爐水夾套的基本信息Tab.1 Basic information aboutgas generator's water jacket

煤氣發生爐水夾套內結垢嚴重，達2mm；內筒體向火側材料表面有高溫氧化現象。

圖1 筒體鼓皰情況Fig.1 Bulge deformation of the steel shell

圖3 最大鼓皰處鋼材的金相分析顯微組織Fig.3 Metallographical image of the steelshellwith the largestbulge deformation

圖2 超聲波測厚平面圖Fig.2 Ultrasonic measurement of the fouling layer thickness（top view）

表2 超聲波測厚相應數據Tab.2 Ultrasonic measurement results of the fouling layer thickness

（2）超聲波測厚

其測厚所得的展開平面見圖2及相應數據見表2。

超聲波測厚顯示，其最小壁厚發生在最大鼓皰處，為17.5mm，說明鼓皰處已被明顯拉薄。

（3）磁粉檢測鼓皰處，未發現裂紋。

（4）超聲波檢測鼓皰處，未發現鋼材有分層現象。

（5）硬度測量

鼓皰處鋼材的硬度值見表3。

鼓皰處的平均硬度值為130.5HB，表明鼓皰處鋼材的硬度值明顯偏高（正常為120HB左右）。

（6）金相檢驗

表3 鼓皰處鋼材的硬度值Tab.3 Hardness of the bulged steel shell

表4 筒體的強度Tab.4 The strength of the steelshell

該爐水夾套內筒體的材質為20g，交貨狀態為熱軋，其金相組織為鐵素體和珠光體。圖3為最大鼓皰處鋼材的金相分析顯微組織。

從圖3可以看出，該處已長出針狀的魏氏組織，已明顯過熱，說明材料已產生劣化。

（7）強度計算

根據GB150-1998《鋼制壓力容器》計算爐體水夾套內筒體的強度。經過計算和查表，其參數見表4。

[P]允許=B/（D0/δe）=0.25MPa＞P設，強度校核合格。

（8）水壓試驗

檢驗結束后，經水壓試驗，其結果無滲漏，無殘余變形，水壓試驗合格。

3 檢驗結果分析

從上述檢驗結果來看，造成這次鼓皰事故的主要原因是煤氣發生爐發生缺水運行，鋼材在高溫環境下得不到及時的冷卻而出現短期超溫過熱現象，強度急速下降，在外壓的作用下（內筒體承受外壓）發生塑性變形，因而產生鼓皰事故。而煤氣發生爐用水沒有經過處理，水質不合格，夾套內結垢，也會導致內筒體鋼材得不到及時冷卻而產生長期超溫現象，從而引起材料強度下降，這也加劇了煤氣發生爐鼓皰事故的發生。

4 問題處理

從檢驗結果來看，煤氣發生爐鼓皰處的材質已發生明顯劣化現象，根據《壓力容器定期檢驗規則》的規定，其安全狀況等級應定為4級或5級?？紤]到該容器的使用壓力較低（0.20MPa），鼓皰部位發生在內筒體，且承受外壓，發生事故的可能性較低，即使發生事故，其危險性也不會很大（因為是往內發生破裂的）。因此，將其安全狀況等級應定為4級，監護使用，最長監護使用時間不得超過3年，在監護使用期內縮短檢驗周期為1年，重點監控鼓皰位置有無擴大跡象。用戶在監護期內應找有相應資質的單位進行挖補維修，以提高其安全狀況等級，延長煤氣發生爐的使用壽命。

5 預防和改進措施

通過對鼓皰部位的全面檢驗和分析，我所讓陶瓷廠及時了解煤氣發生爐的受損程度并為該廠繼續使用提供了技術支撐，避免了直接停產帶來的損失，為企業下一步維修或更換贏得了時間，為企業挽回巨大經濟損失。為了防止類似事故的發生，使用單位應該加強人員崗位責任制的落實，確保煤氣發生爐按操作規程運行，及時把水垢清除，并加裝軟水處理設備，以確保煤氣發生爐的水質達到GB/T1576-2008《工業鍋爐水質》標準的要求，減少結垢，以使煤氣發生爐的受熱面得到充分冷卻，防止過熱現象。同時建議加裝水位報警器和自動上水裝置，防止出現缺水現象。