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1、-气化炉构造设计及制造工艺摘 要 煤炭资源在我国一次能源中占70%以上，所以为了适应我国缺油、少气、富煤的根本国情，本设计针对水煤浆制取合成气的大型设备气化炉进展研究，根据一开场所选择的炉型，对其主要零部件设计计算，包括上下封头、筒体、支座、密封和人孔等构造，并绘制出气化炉的装配草图。然后对整个气化炉制造过程及以上各零部件的制造工艺研究分析，阐述关键制造工序并提出解决制造难点的方案。结合设备制造的过程经历，针对SA387Gr11CL2材料外表堆焊耐蚀层、复合钢板对接、各零部件组焊等焊接工艺也做了重点分析，并做出总结。通过查阅相关资料，最终选择适宜的热处理方式，即分部件单个热处理并辅助加工手段逐
2、层消除保证后，做最后的整体消除应力热处理以到达最终效果。同时，由于设备的大型化，难以运输，所以本文对设备的现场组装、压力试验等也做了一定的介绍。关键词：德士古气化炉，构造设计，制造工艺，焊接. z.-Structure Design and Manufacturing Process of GasifierABSTRACTCoal resourcesaccounted for more than 70%in Chinas primary energy, in order toadapt to Chinas basic national conditions of lacking oil and
3、 gas and riching in coal resources, the design mainly discussgasifying furnace which is used to produce synthetic gas from coal water slurry, firstI design and calculate the main parts of the gasifier according to the furnace type before, including the heads of gasifier, cylinders, supporting seats,
4、 sealing and manhole structure, ne*t draw the assembly sketchesof gasifier. Then, analyze the manufacturing technology of the whole gasifier and the major parts, elaborate the key manufacturing procedure and put forward the plan to solve the questions of difficult manufacturing process.Analyze and s
5、ummarize the surfacing process of SA387Gr11CL2, the butt welding of the posite steel, and the welding technology of the parts by bining with the process e*periences of the equipment manufacturing. And choose the suitable heat treatment finally, through accessing to relevant information, which isheat
6、ingthe parts of gasifierwith the au*iliary means of processing layer by layer to eliminate stress. Then, heat the whole of gasifier to eliminating stress to achieve the final effect. At the same time, due to the large-scale of equipment, it is difficult to transport, so this paper also introduces th
7、e field of equipment.Keywords: Te*aco gasification furnace, structure design, manufacturing process, welding目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题研究的背景及理论意义11.2 气化炉的选型11.3 煤气化炉的开展趋势11.4 德士古气化炉介绍21.4.1 德士古炉型气化炉的技术特点21.4.2 水煤浆气化特点21.5 气化炉容器外壳的选材21.5.1 反响室壳体选材21.5.2 激冷室壳体选材31.6 主要材料的力学性能31.7 气化炉的制造问题41.7.1 运输问题4
8、1.7.2 装备问题41.7.3 制造与检验42 德士古气化炉主要部件的设计52.1 气化炉构造特点与技术特性52.2 主要部件的设计计算52.2.1 燃烧室筒体壁厚的计算与校核52.2.2 激冷室筒体的设计62.2.3 上球形封头的设计72.2.4 下锥体封头的设计72.2.5 密封构造设计82.2.6 人孔补强构造设计82.2.7 支座构造设计123 气化炉的制造工艺研究133.1 制造规及要求133.1.1 制造规133.1.2 技术要求133.2 主要部件的制造工艺流程133.2.1 主要部件成型前的通用工艺流程133.2.2 上球形封头成型143.2.3 激冷室筒体的成型173.2.
9、4 燃烧室筒体的成型213.2.5 下锥体封头的成型234 气化炉制造中的焊接技术研究264.1 SA387Gr11CL2耐热钢焊接性的分析264.2 耐热型低合金钢焊接的要求274.3 主要构造的焊接工艺分析274.3.1 上球形封头环向坡口焊接274.3.2 燃烧室筒体纵焊缝焊接284.3.3 激冷室复合钢板筒体纵焊缝焊接294.3.4 筒体锻件的局部堆焊314.3.5 下锥形封头与大法兰组焊324.3.6 接收与复合钢板筒体的焊接344.3.7 筒体锻件与件的焊接355 气化炉的组装37致 38参考文献39. z.-1绪论1.1课题研究的背景及理论意义我国石油和化学工业在快速开展的同时，
10、正面临着资源、能源和环境等多重压力。由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来开展中所处的地位会变得越来越重要。国家在十五规划中明确指出，必须下大力气调整能源构造，从各个方面采取措施节约石油消耗，大力开展干净煤气化技术。由于煤化工的气头，即气化方式是煤产品的根源，因此煤气化炉就成为煤化工产品的龙头。国外煤气化技术早在20世纪50年代已实现工业化，20世纪70年代因石油天然气供应紧使得煤气化新工艺研究和开发得到快速开展，并成功地开发出对煤种适应性广、气化压力高、气化效率高、污染少的新一代煤气化炉。其中具有代表性的有荷兰的壳牌Sh
11、ell炉、美国的德士古Te*aco炉和德国的鲁奇Lurgi炉等。在国运用最为广泛的为GE水煤浆和Shell煤粉气化工艺。利用煤碳在气化炉中发生一系列的化学反响，制取合成气，为合成氨、制取甲醇提供原料气。针对我国的国情，可以充分利用煤炭这一能源。采用德士古气化炉设备，有着较高的转化率和可靠性，而且对环境无污染，环保性能好。1.2 气化炉的选型按照气化炉料流形式，气化技术大致分为固定床、流化床和气流床三大类典型的固定床气化炉有间歇式固定床气化炉、加压鲁奇固定床气化炉；流化床有灰熔聚流化床气化炉、恩德炉等，气流床有德士古气流床、Shell粉煤气化炉等。气流床技术由于煤种适应性强，效率高，合成气中有效
12、成分高，运行可靠且环保性能良好。所以气流床技术在我国也运用的较为普遍，其代表炉型为德士古气化炉和壳牌干粉煤气化两种气化炉。 德士古气化炉的设备构造简单，件很少；理论上可以用任何煤种；其有较长的运行实践经历，操作危险性小，可用率达80%85%；气化炉的运行费用较低。Shell气化炉的碳转化率虽然比较高，但投资也高，设备造价较高，配合的枯燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气加压所需的功耗较大。所以本次设计以德士古气化炉作为研究对象。1.3煤气化炉的开展趋势1气化压力向高压开展 提高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现气化装置. z.-大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成。2
13、气化炉的能力向大型化开展 大型化便与实现自动控制和优化操作，降低能耗和操作费用。3气化温度向高温开展 气化温度高，煤中有机物质分解气化，消除或减少环境污染，对煤种适应广。1.4德士古气化炉介绍1.4.1 德士古炉型气化炉的技术特点GE水煤浆气化炉是一种以水煤浆为原料、氧气为气化剂的加压气化技术。水煤浆经原料加压泵加压后与高压氧通过气化炉顶部的气化烧嘴进入气化炉，在燃烧室气化反响室在表压5.56MPa，约1400条件下水煤浆与氧发生局部氧化反响，生成CO、H、CO、HO和少量CH、HS、COS及微量的NH、HCOOH等气体。从气化反响室出来的粗合成气，直接向下通过下降管进入气化炉的激冷室完成合成
14、气的激冷洗涤，出激冷室的合成温度260左右。粗合成气中的炭黑在激冷室局部被去除，由渣水出口进入破渣机。气化室的温度大约在1400，耐火材料设计温度可达1540左右。气化炉壳体外壁设有壁温监测系统，反响室的温度通过伸入到耐火材料的热电偶来测量，当反响室外壁*区域温度到达345370时高温报警。因合成气中含有少量的HS气体，为防止湿HS腐蚀，气化炉外壁温度不低于225，以防止壁结露造成露点腐蚀。1.4.2水煤浆气化特点a气化炉构造简单，气化强度高，设备体积小，布置紧凑、生产能力大。 b水煤浆气化工艺要求原料水煤浆要有良好的稳定性、流动性，较低的灰熔点及泵易输送等。c与干粉进料相比，简化了干粉煤给料
15、及加压煤仓加料的过程，表达出了平安并容易控制的特点，取消了气化前对原料的枯燥，节约能源。d连续性生产。e对环境污染小。1.5气化炉容器外壳的选材反响室壳体选材 考虑反响室外壳的操作、设计条件，壳体材料在设计温度下，强度不应有显著的下降，同时还应有良好的抗腐蚀性能。 奥氏体不锈钢具有良好的抗腐蚀能力，但是本钱太高，而且在温度升高到设计温度时，奥氏体不锈钢的强度明显下降。按ASME SEC(锅炉和压力容器规程),最经济适用的容器钢板为SA387Gr11CL2耐热钢，因为Gr、Mo元素的存在，提高了钢在高于350温度下工作的高温强度和持久强度，这种钢通常称为耐热性低合金钢。同时该材料还有良好的抗氢腐蚀能力。在所有的铬钼钢里，SA387Gr11CL2板材的韧性、强度、焊接性能都比较好，所以作为反响室的壳体材料使用。但由于Gr、Mo元素提高了钢的淬透性，使焊接性能变差，易产生冷裂纹和再热裂纹。为保证焊接焊接质量，预热、后热和焊后消除应力热处理等措施必不可少。
