煤粉喷吹罐的定期检验

沈晓东 佟飞虎 冯 正 高 珊 刘 瑾

(鞍山钢铁集团公司工程质量生产监测管理中心 鞍山 114003)

煤粉喷吹罐的定期检验

沈晓东 佟飞虎 冯 正 高 珊 刘 瑾

(鞍山钢铁集团公司工程质量生产监测管理中心 鞍山 114003)

《固定式压力容器安全技术监察规程》规定压力容器的介质是液体或气体，但在实际生产中偶尔会遇到介质中含有固体物料的情况，因此本文通过对一台煤粉喷吹罐的检验，总结该压力容器特点和主要失效模式，并针对该类压力容器如何检验及检验重点和注意事项进行了阐述，以保证煤粉喷吹罐在使用过程中的安全性，并针对主要失效模式提出预防措施。

煤粉喷吹罐 定期检验 固体物料

介质对压力容器的安全使用影响是相当巨大的，按照《特种设备安全监察条例》第九十九条第二款规定：压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备[1]。但在冶金行业中，压力容器主要安装在动力系统，承担着储存、分离、缓冲等作用。这些压力容器工作介质中含有固体物料，比如煤粉喷吹罐中含有煤粉。通过以煤粉喷吹罐定期检验为举例，阐述此类压力容器的检验除按常规检验外还应考虑煤粉对容器在使用过程中的影响，总结该压力容器特点和主要失效模式，并据此编制检验方案进行检验。

1 检验案例

笔者对鞍钢股份某厂一台煤粉喷吹罐进行定期检验，该容器基本情况为：按GB 150—1998设计，设计压力1.94MPa，设计温度80℃，厚度30mm,内径3200mm，高度9156mm，容积50m3，材质16MnR，介质为氮气和煤粉。煤粉喷吹罐的结构示意图（如图1所示）。

图1 煤粉喷吹罐结构简图

煤粉喷吹罐的工作原理是承压的容器通过氮气将煤粉喷吹脱离罐体。在这个过程中氮气对容器的腐蚀很小，而煤粉在压力的作用下与容器内壁摩擦，致使容器产生磨损。其磨损的速度远远大于其它容器的正常腐蚀速度，且当气体进入容器后喷吹物料与容器的摩擦是无规律可循的。对筒体外部宏观检查时发现使用单位擅自更换整个下锥封头(图2为封头和筒体连接擅自焊接与原厂焊缝对比)。

图2 擅自焊接封头的焊缝与原厂焊缝的对比

并且第一排第三进气口（进气口主要作用是通过锥封头底部吹气防止煤粉膨料，共设2排，8个进气口）补强板捡漏孔被焊死且正下方擅自贴补（见图3），第一排进气口与第二排进气口之间擅自贴补（见图4），初步判断罐内壁局部磨损严重，安全附件为爆破片和压力表，爆破片的爆破压力大于最高允许使用压力。压力表合格。停机进行罐内检验，发现罐内壁局部区域呈磨损特征，特别是外壁贴补处和第三进气口接管角焊缝由于物料磨损严重已泄露，对磨损严重的区域选取几个测厚点并进行强度校核，剩余厚度满足工作需要。本次定期检验的结论：1）使用单位擅自更换下锥封头并在筒体泄露处擅自进行贴补；2）检漏孔被盲死，其作用是对补强件、垫板、固定焊缝进行密封试验时检漏及接管角焊缝壳体被覆盖的焊缝泄露时发出信号[2]，本次检验使用单位因不懂泄漏信号指示孔的作用，简单的认为是泄漏点而擅自将其焊死，造成内部接管已泄露未被及时发现，险些造成事故；3）爆破片的爆破压力大于最高允许使用压力。检验结束后,向使用单位发意见通知书,针对上述缺陷要求立即停止使用该台设备并找有资质的单位进行修理并检验合格，按规定重新选取合适的爆破片后容器方可使用。

图4

2 根据特点进行检验

通过上述检验案例可知由于介质中含有煤粉这一特殊性，使得这种压力容器有以下几个特点，检验人员检验时可根据这些特点制定检验方案实施检验。

2.1 结构特点

含有煤粉的容器，其煤粉喷吹罐结构大致为：上下封头、圆形筒体、支座。其中下封头一般采用锥型，这一结构特点就是防止担料。由于锥型封头在制造成型过程中易产生错边、棱角度等超标缺陷，焊缝易产生未焊透等埋藏缺陷，因此在结构检查和无损检测中应重点注意。另外，这一结构特点在圆筒体与锥型封头的连接焊缝以及锥型封头的焊缝易产生附加弯曲应力和剪应力，造成使用过程中产生裂纹[3]，外观检查时是重点部位，必要时可进行无损检测并适当提高检测比例。此外，随着生产工艺的不断改进容器也向大型化发展，由于工作介质含有煤粉容器承载重量大，在检查容器支承和基础时也是重点检查项目。

2.2 工作环境特点

工作环境包括工作温度、工作湿度等外部环境，也包括工作介质、工作压力等内部环境。通常来说这类容器的外部工作环境较为干燥，使用温度基本为常温，因此外表面不易造成腐蚀或呈现为均匀腐蚀。因此容器的外表面腐蚀不作为重点检验项目。

由于罐内介质含有煤粉颗粒，因此要特别注意磨损，其特点是流体对金属表面同时产生磨损的破坏形态。通常呈现局部的沟槽、波纹、圆滑或山谷形，有的有方向性，有的则无方向性，严重时可导致局部泄露，所以容器内壁磨损程度是检验重点。

2.3 安全附件特点

由于容器盛装煤粉，一般情况下这类容器不选安全阀，而是选用爆破片。主要目的是防止介质中的固体颗粒堵死安全阀阀口导致其超压时无法起跳而丧失保护功能。在对爆破片检查时应注意以下几个问题：

●2.3.1 爆破片的类型选用是否正确

由于煤粉喷吹罐是脉动载荷、压力大幅度频繁波动的容器，最好选用反拱型或弯曲型爆破片，其它类型处于高应力状态，易疲劳失效[4]。

●2.3.2 爆破片的装设是否合理

爆破片装置与容器的连接管线应为直管。通道面积不得小于膜片的泄放面积；易爆介质的压力容器，应当在爆破片的排出口装设导管，将排放介质引至安全地点，并且进行妥善处理，不得直接排入大气；爆破片的安装方向一定注意是否正确。

●2.3.3 爆破片爆破压力的选定

爆破片的设计爆破压力不得大于该容器的设计压力，并且最小爆破压力不得小于该容器的工作压力，当设计图样或者铭牌上标注有最高允许工作压力时，爆破压力不得大于压力容器的最高允许工作压力[5]。

●2.3.4 爆破片是否定期更换

压力容器的使用单位应根据本单位的实际情况确定爆破片更换年限并定期进行更换。

此外由于工作介质含有煤粉，在检验其它安全附件（如压力表等）应重点检查其接管是否被固体颗粒堵塞造成失效和是否在有效期内。

3 结论

煤粉喷吹罐由于介质中含有煤粉颗粒，因此最大的失效模式就是磨损，一旦泄露可能会造成很严重的后果，泄露的煤粉由于静电、火星、动力等因素可能发生燃烧爆炸，此外由于喷出罐冲压、流化、助吹全数采用了氮气，一旦氮气泄露，也可造成人员窒息。这就要求压力容器检验人员在检验过程中，一定要根据磨损这一主要失效模式制定检验法案。当容器的磨损速率较大时应缩短检验周期，年度检验时也应重点检查进气口相对应冲击和接管补强板的检漏孔。以便及时发现问题，消除隐患。为了减少腐蚀磨损可以给使用单位提出一些建议和措施如：1）合理选材，选择时应优先选择耐腐性材料，其次考虑材料的耐磨性；2）在介质中添加缓蚀剂，过滤悬浮固体颗粒，降低操作温度；3）在设计时考虑降低流速，减少湍流，加厚易损部位使其易于拆换修补。总之，在实际工作中，检验人员一定要不断的学习，知识面要宽，熟悉掌握相关的政策法规，在检验时要根据容器的特点和主要失效模式制定检验方案并进行检验。

[1] 特种设备安全监察条例[S].

[2] 谢铁军，寿比南，王晓雷，等.《固定式压力容器安全技术监察规程》释义[M].北京：新华出版社，2009.

[3] 桑如苞.壳体局部弯曲应力的分类及其一次结构法[J].压力容器，2001(02)：23-29+37.

[4] 马源，丁信伟.爆破片选用指南[J].压力容器，1994 (05)：70-74+16-3.

[5] TSG R0004—2009 固定式压力容器安全技术监察规程[S].

Periodical Inspection of the Pulverized Coal Injection Tank

Shen Xiaodong Tong Feihu Feng Zheng Gao Shan Liu Jin
(Ansteel Group Corporation engineering quality monitoring management center Anshan 114003)

According to 'Supervision Regulation on Safety Technology for Pressure Vessel’, the medium of pressure vessel should be liquid or gas, but solid material would be the medium sometimes in actual production. Therefore, take a pulverized coal injection tank inspection as an example, this paper summed up the characteristic and major failure mode of such pressure vessels, described how to inspect this type of pressure vessel, and inspection focus and precautions, put forward preventive measure based on the main failure mode to ensure security of such pressure vessel in production.

Pulverized coal injection tank Periodical inspection Solid materials

X933.2

B

1673-257X(2015)09-0047-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.09.010

沈晓东(1980～),女，硕士，中级工程师，从事特种设备检验工作。

2015-03-31）