德士古水煤浆气化炉的设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·8·化工设备设计1998年第35卷德士古水煤浆气化炉的设计fIfJ______l-、张明慎刘吉祥／({化工郝第三设计院，告肥23OO24}}1前言水煤浆气化炉反应室外壳的最高金属温度为400℃．设计温度为425℃，材质为德士古水煤浆气化炉是一种高温、高压、SA387Gr11CL2。急冷室钢壳的设计温度为反应设备。目前，国内已投产运行的水煤浆气260℃，急冷室钢壳和锥盘为化装置有三套．即：鲁南化肥厂、上海焦化总SA387Gr．1lCL2+316L复合板。急冷室中．除厂、渭河化肥厂。其中气化炉容器外壳及内件急冷环和浸液管为镍铬铁合金外，其它内

2、件均均由国内设计、翻造，而原材料则分别从日为316L奥氏体超低碳不锈钢。本、美国进口。气化炉反应室的耐火隔热衬里材料均从国外引进。3水煤浆气化炉容器外壳2水煤浆气化妒主要结构及材质作为高温、高压、反应设备．水煤浆气化炉的操作条件十分恶劣。反应室和急冷室的操水煤浆气化炉的主要结构见图1。炉体由作工况差异较大，二室虽互相独立．又相互影反应室和急冷室组成。反应室和急冷室由锥响。反应室衬里、锥盘、急冷室内件与容器外盘隔开。反应室中衬有耐火、隔热衬里，衬里壳间的相互联系、相互影响应予以充分地考由锥盘上的支盔来支撑。锥盘的下面装有急虑。鉴于此，在水煤浆气化炉的设计、选材过冷环．环中充满了急冷水。溢出

3、的急冷水在程程中，我们综合地分析了各组件的相互关系，液管内表面上形成充分的水膜．以保护急冷环提出了避免异种钢焊接，尽可能地降低由于衬和浸液管免受过热。里、内件的热膨胀而引起的壳体膨胀应力的设计主导思想。水煤浆气化炉容器外壳按ASME进行设计。容器外壳的主材为SA387Gr．1lCL2，接管法兰等采用与SA387C．r．11CL2化学成分相同的SA182FncL2整体锻件，以确保容器外壳制成后壳体、接管整体锻件和焊缝金属具有相近的化学成分和机械性能。3、1反应蜜壳体反应室中水煤浆气化反应的温度约为图1水煤浆气化炉主要结构图1400℃，经衬里隔热后，反应室金属壳体的最维普资讯http://w

4、ww.cqvip.com第6期·9·高工作温度为400℃．设计温度取为425℃。为常温屈服强度为275MPa，在0—425℃范围内避免金属壳体超温工作．反应室壳体外表面上的许用应力值为120MPa。二者在强度方面存布满了表面热电偶丝线，以监控壳体金属的温在着较大的差异。当二者需要对接时，为保证板材和锻件达到相当的相对应力水平，就不可度。避免地会出现不等厚对接问题。根据ASME3．1．1反应宣壳体厚度的确定SECⅧ一1，UW一9，当厚度差超过较薄件厚度反应室壳体包括上球封和简体两部分。按的1／4和l／8英寸(3．175mm)中的较小值时．ASME5ECⅧ一1．UG一32和UG一27确定的应

5、按图UW一9加工过渡段。但在较厚件(锻球封和简体的设计厚度分别为：件)上加工过渡段实质上是减小了较厚件的厚‘P(SRi+C2)度。因此，在确定板材厚度时．应充分重视板mz材与锻件的对接问题。在满足标准规范的前提P(Ri+C2)下，尽可能地通过控制厚度差来实现对接。当厚度差较大时．扳材的厚度应进行适当的调整式中：以便在不削弱锻件的前提下实现对接。必要P为设计压力，船i和R分别为球封和简时，可通过堆焊过渡段的方式来实现对接。体的内半径．5为材料在设计温度下的许用应力，E为焊缝系数．c为腐蚀裕量。3．1．4开孔补强反应室壳体除承受内压外，还承受着衬里气化炉反应室的接管法兰采用热膨胀产生的径向和

6、纵向膨胀力。此外．壳体SAl82Fn2整体锻件。开孔补强采用自补强上开孔的朴强方式以及扳材与锻件的对接等的方式．即开孔均由其相应的整体锻件进行补对壳体的厚度也有一定的影响。因此，在确定强．设计计算中仅考虑在有效补强范围内整体壳体的最终厚度时应综合考虑以上各种因素锻件上的多余金属对开孔的补强．忽略壳体多的影响。余金属和焊缝的朴强作用。从而将开孔补强和3．1．2球封与简体间的过渡壳体强度分别考虑，简化设计计算。球封和简体的厚度相差较大．二者对接时3．2急冷宣壳体必须加工过渡段。但球封与简体闯的过渡段根据急冷室的工况条件确定的急玲室不得削弱简体部分．必须位于封头与简体闯的壳体材料为sA387G

7、r11CL2-I-3l6L整体复合切线以上的球封一侧。按ASMESECⅧ一1．板。复合层316L用于抵抗各种腐蚀．基层UW一9．不等厚板对接时．在保证内壁平齐的sA387GrnCL2用于承压。与反应室壳体一样．前提下，过渡段的长度工必须不小于两扳厚为避免壳体金属主材的异种钢焊接，急玲室接度差的3倍。此外，球封内半径疆；，简体内半管法兰采用SAl82FnCL2整体锻件。根据国内径Rt与工间还应满足几何关系式：主要制造厂的堆焊设备的实际