金 祥

(云南天鴻化工工程股份有限公司，云南 昆明 650011)

二段轉(zhuǎn)化爐(103-D)是50萬(wàn)t/a合成氨裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一。經(jīng)一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化氣，需在二段轉(zhuǎn)化爐(103-D)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。

一段爐轉(zhuǎn)化氣在 800 ℃ 左右進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐(103 D)，同時(shí)引入預(yù)熱到 450 ℃ 的空氣。在此，因氧氣燃燒，溫度上升到 1200 ℃；通過觸媒床層后，使甲烷進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，經(jīng)二段轉(zhuǎn)化爐后的轉(zhuǎn)化氣甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.33%左右。二段轉(zhuǎn)化爐出口氣在 1002.7 ℃ 左右。為回收這部分熱量，并滿足高溫變換溫度要求，二段轉(zhuǎn)化氣先后通過第一廢熱鍋爐(101CA/CB)和第二廢熱鍋爐(102 C)。工藝流程見圖1，工藝特性見表1。

表1 二段轉(zhuǎn)化爐主要工藝特性表

圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖

二段轉(zhuǎn)化爐形狀為立式帶錐底圓筒形容器。在二段轉(zhuǎn)化爐頂部裝有空氣蒸汽混合器，容器內(nèi)壁襯有耐熱混凝土，下錐體內(nèi)設(shè)有耐火磚球拱，最上部及球拱磚下部的耐熱混凝土內(nèi)側(cè)還設(shè)有耐熱不銹鋼襯套。球拱磚上面鋪放氧化鋁球，觸媒最上層平放六角磚。筒體外有水夾套，水夾套殼體上裝有監(jiān)視運(yùn)行的液位計(jì)及低液位報(bào)警器。在筒體外壁還裝有指示其運(yùn)行的溫度計(jì)。設(shè)備結(jié)構(gòu)圖見圖2。

1.裙座；2.下部水夾套；3.承壓殼體；4.上部承壓殼體；5.21-耐熱不銹鋼襯里；6.上封頭法蘭纏繞墊；7.90°彎頭；8.空氣-蒸汽入口法蘭；9.上封頭法蘭；10.26-螺栓、螺母；11.上部耐熱混凝土；12.空氣蒸汽混合器；13.上部水夾套；14.六角形耐火磚；15.高溫鉻基觸媒；16.鎳基觸媒；17.φ 1″氧化鋁球；18.φ 2″氧化鋁球；19.拱頂磚；20.底部封頭；22.耐熱混凝土；23.人孔法蘭；24.人孔蓋；25.人孔蓋纏繞墊。

1 內(nèi)襯更換關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)

1.1 施工前準(zhǔn)備

根據(jù)工藝檢修需要，每年檢修需更換損壞或變形的不銹鋼內(nèi)襯，更換燒壞的空氣混合器，需檢查內(nèi)襯及耐火混凝土運(yùn)行后的情況，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修復(fù)[1]。修復(fù)完畢，進(jìn)行上封頭、下堵頭回裝，并打緊各法蘭螺栓，且開車后對(duì)全部螺栓進(jìn)行熱緊。

施工前，所有施工人員提前半月進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備，組織施工人員了解設(shè)備結(jié)構(gòu)及其技術(shù)要求；提前準(zhǔn)備工機(jī)具、備品備件及材料；對(duì)應(yīng)當(dāng)更換的部分設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量等進(jìn)行檢查核對(duì)[2]；對(duì)所更換割除的內(nèi)襯位置等進(jìn)行熟悉，按照施工圖紙對(duì)各尺寸進(jìn)行校對(duì)，確定各設(shè)備規(guī)格尺寸。

1.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

參加檢修人員必須了解設(shè)備圖樣及有關(guān)的技術(shù)資料，熟悉技術(shù)要求和注意事項(xiàng)；檢修中使用的機(jī)具、備品備件、材料準(zhǔn)備，施工前應(yīng)對(duì)型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等進(jìn)行檢查核對(duì)，滿足技術(shù)要求。

1.1.2 物資材料準(zhǔn)備

施工前應(yīng)對(duì)施工機(jī)具、備品備件、材料的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量等進(jìn)行檢查核對(duì)并滿足技術(shù)要求。

1.1.3 施工組織準(zhǔn)備

大蓋的吊裝應(yīng)符合HGJ201《化工工程建設(shè)起重施工規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。對(duì)于作業(yè)焊工，必須持有與之對(duì)應(yīng)的在有效期內(nèi)的焊工合格證。

1.1.4 交接準(zhǔn)備

檢修前按規(guī)定辦理檢修交接手續(xù)，經(jīng)生產(chǎn)車間簽字同意后方可施工。進(jìn)入設(shè)備檢修時(shí)，在置換后空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在20%～22%，有害物質(zhì)不得超過允許濃度范圍。在設(shè)備內(nèi)動(dòng)火施焊，應(yīng)辦理動(dòng)火作業(yè)票，并分析合格才能動(dòng)火，遵循先通風(fēng)、后檢測(cè)、再作業(yè)程序。

1.1.5 方案準(zhǔn)備

對(duì)承壓殼體與受壓元件的施焊修理(焊補(bǔ)、堆焊、挖補(bǔ)、更換受壓元件等)，應(yīng)另行編制施焊修理方案，經(jīng)設(shè)備管理部門審查、技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后實(shí)施。方案中除對(duì)施焊部位打磨、切割、成形等提出要求外，還應(yīng)對(duì)焊工、焊接材料、焊接工藝和熱處理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等提出明確要求[3]。

1.2 方案控制要點(diǎn)

施工技術(shù)人員應(yīng)編制切合實(shí)際的施工方案，對(duì)全部施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，包括：施工方法、技術(shù)要求、焊接技術(shù)、措施要求、安全技術(shù)保障措施、各工種協(xié)作分工等[4]。

1.3 內(nèi)襯施工控制要點(diǎn)

在二段爐上面框架內(nèi)，用彩條布搭一個(gè)篷蓋，以防雨水進(jìn)入二段爐內(nèi)。從物資倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)出所需的碳鋼板，并用槽鋼做腳，做一個(gè)高 1 m 左右的平臺(tái)。在平臺(tái)上按圖紙尺寸畫出內(nèi)襯預(yù)制組裝基準(zhǔn)線，并打好樣沖，以便內(nèi)襯卷制好后進(jìn)行預(yù)組裝及畫分塊切割線。

1.4 焊接控制要點(diǎn)

卷制好的錐體及筒體應(yīng)放在鋼平臺(tái)上進(jìn)行組對(duì)，點(diǎn)焊定位，然后測(cè)量尺寸并與圖紙核對(duì)一致。如與圖紙不符，則需修整到合格。內(nèi)襯組對(duì)是施工焊接過程檢查的重點(diǎn)，組對(duì)口質(zhì)量的好壞直接影響焊接接頭的最終質(zhì)量，必須嚴(yán)格保證對(duì)口質(zhì)量。襯里組對(duì)時(shí)，先組對(duì)好4條縱縫，組對(duì)好以后進(jìn)行點(diǎn)焊；點(diǎn)焊后進(jìn)行其它部位組對(duì)，并同時(shí)找好上下段內(nèi)襯同心度或垂直度。對(duì)口后固定牢固，以免焊接過程中產(chǎn)生變形。

點(diǎn)焊后，即可焊接。焊接前檢查坡口內(nèi)外50～60 mm 內(nèi)表面。表面應(yīng)用磨光機(jī)去除氧化皮及其它污物，并打磨出金屬光澤，清理合格后及時(shí)焊接。焊接時(shí)，不得在焊件及非焊接表面引弧或試驗(yàn)電流，萬(wàn)一發(fā)生引弧，焊接后將其磨平或補(bǔ)焊。

1.5 吊裝控制要點(diǎn)

在大蓋正上方吊梁上設(shè)置一個(gè) 5 t 重的葫蘆，另外還需設(shè)置一個(gè) 5 t 葫蘆在大蓋后方合格位置，吊住與二段爐上大蓋相連的空氣管。

1.6 混泥土養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

當(dāng)下部混凝土養(yǎng)護(hù)期到后，將模板拆除，進(jìn)行澆灌口封板(6塊現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)弧板)組對(duì)安裝。安裝時(shí)，將6塊打好坡口的現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)的弧板，放在δ=3 mm 的墊板上，將6塊弧板的上部點(diǎn)焊在件3-2上，然后進(jìn)行尺寸測(cè)量，合格后進(jìn)行所有焊縫的焊接工作。

2 施工程序圖

施工程序圖如圖3所示。

圖3 施工程序圖

3 施工工藝確定

按圖4尺寸下料，進(jìn)行錐體及筒體卷制。卷制完成的錐體及筒體應(yīng)放在鋼平臺(tái)上進(jìn)行組對(duì)，定位點(diǎn)焊，測(cè)量尺寸并與圖紙核對(duì)一致。與圖紙不符，應(yīng)修整合格。再將點(diǎn)焊的部件平均分為4份(部件2要分為6份，打好坡口(30°)留用)。

圖4 錐體及筒體尺寸

停車后，在大蓋正上方的吊梁上設(shè)置一個(gè) 5 t 重的葫蘆，另外還需設(shè)置一個(gè) 5 t 葫蘆在大蓋后方合格位置，吊住與二段爐上大蓋相連的空氣管。

拆下大蓋螺栓，將空氣蒸汽混合器吊高 300 mm 后停下。

再拆下下部人孔螺栓，將人孔堵頭抽出，讓爐內(nèi)空氣進(jìn)行流通并進(jìn)行冷卻。

第二天將大蓋吊出二段爐，用吊車與 5 t 葫蘆配合，將大蓋吊下、移開到不影響施工并確認(rèn)安全的地方。

在二段爐拱頂下部搭設(shè)施工用腳手架，并將拱頂磚從上到下依次拆除，然后打掉需更換部位的耐火混凝土。耐火混凝土拆除后，人站在腳手架上，用等離子割除需更換的δ=6 mm 不銹鋼(材質(zhì)304 H)內(nèi)襯。再將支座上留下未割完的內(nèi)襯用砂輪機(jī)打磨平整，然后在襯里支座上按圖紙尺寸畫出兩個(gè)錐體內(nèi)襯的安裝基準(zhǔn)圓線。用塑料管作水平液位計(jì)，找出支座上內(nèi)襯安裝點(diǎn)的標(biāo)高偏差，用砂輪機(jī)處理偏差。

將打磨好坡口的大錐體從上部進(jìn)氣口，分片放入設(shè)備內(nèi)并用調(diào)節(jié)螺栓將錐體調(diào)節(jié)在支座的安裝基準(zhǔn)線上。當(dāng)四條焊縫位置寬度一樣時(shí)，將四條焊縫焊接到位，再將大錐體與支座焊接到位，測(cè)量尺寸，然后在四條焊縫的上下位置打上背板(以防焊接時(shí)變形)。進(jìn)行錐體上4條縱縫焊接并進(jìn)行尺寸測(cè)量，再進(jìn)行下部錐體件1與上錐體件2的組對(duì)及上錐體件2與圓柱體件3的組對(duì)安裝，組對(duì)方法同上。組對(duì)時(shí)應(yīng)注意焊縫錯(cuò)開。最后進(jìn)行尺寸復(fù)核，當(dāng)以上施工內(nèi)容都符合尺寸要求后，將新保溫釘焊在舊保溫釘上，進(jìn)行支模及耐火混凝土澆灌工作。

當(dāng)下部混凝土養(yǎng)護(hù)期到后，將模板拆除，進(jìn)行澆灌口封板(6塊現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)弧板)的組對(duì)安裝。安裝時(shí)，將6塊打好坡口現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)的弧板，放在δ=3 mm 的墊板上，將6塊弧板的上部點(diǎn)焊在件3-2上，之后進(jìn)行尺寸測(cè)量，合格后進(jìn)行所有焊縫的焊接合作。

轉(zhuǎn)化氣進(jìn)、出口管內(nèi)襯板，如果出現(xiàn)鼓包、變形、裂紋、移位、過熱、材質(zhì)劣化和裸露耐熱混凝土等缺陷時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查修理或更換，具體修理方法根據(jù)襯里損壞實(shí)際情況確定，可整體更換、整圈更換和局部修理等措施。

局部挖補(bǔ)修理、焊補(bǔ)修理時(shí)，將損壞部位用碳弧氣刨方法或其它方法取下(或用砂輪機(jī)切割)。按損壞部位尺寸下料、再實(shí)際樣比，合格后將 6 mm 厚紙板，背襯安裝在損壞部位，進(jìn)行焊接。焊接時(shí)進(jìn)行鋼性固定，防止變形，焊完將焊縫表面磨平，進(jìn)行著色檢查。

當(dāng)只有少數(shù)大裂紋時(shí)，只對(duì)裂紋進(jìn)行處理。先將裂紋兩端點(diǎn)打止裂孔。順裂紋方向打磨坡口，進(jìn)行焊接，焊完后將焊縫表面磨平，進(jìn)行著色檢查。

整圈更換時(shí)，先預(yù)制開口筒節(jié)，在筒節(jié)內(nèi)部?jī)深^各焊兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓，收小筒體。將損壞的襯板用電弧氣刨刨下并吊出。之后便檢查耐火材料、錐形拉筋有無(wú)損壞，若錐形拉筋存在變形、斷裂等缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行修理。

在預(yù)制筒節(jié)上背襯 6 mm 厚紙板，放入爐內(nèi)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓，放開筒節(jié)并進(jìn)行組對(duì)、焊接，焊完后磨平焊縫，進(jìn)行著色檢查。清理現(xiàn)場(chǎng)，交土建進(jìn)行拱頂磚砌筑，拱頂磚砌筑完后交車間進(jìn)行觸煤裝填，觸煤裝填后清理現(xiàn)場(chǎng)，交安裝進(jìn)行大蓋及下堵頭的回裝。

上蓋復(fù)位前，詳細(xì)檢查頂蓋法蘭密封面上有無(wú)劃痕等缺陷，修補(bǔ)缺陷后裝好新密封墊。清掃空氣蒸汽混合器，將頂蓋平穩(wěn)地吊入爐內(nèi)。

在大蓋法蘭落到離設(shè)備法蘭高 500 mm 時(shí)停住，再用空氣吹掃密封面及墊子，在接口襯里上加耐火纖維兩層后放下大蓋。當(dāng)大蓋離下法蘭 20 mm 時(shí)停住，將螺栓穿入大蓋及下法蘭內(nèi)并帶好螺母(注意0°、90°、180°、270°四個(gè)方向上各留下一顆螺栓孔不穿螺栓，留給轉(zhuǎn)動(dòng)大蓋及找正大蓋使用)，最后放下大蓋進(jìn)行螺栓緊固。

緊固螺栓時(shí)，在螺栓上涂二硫化鉬或石墨潤(rùn)滑劑，螺栓應(yīng)對(duì)稱均勻打緊，二段轉(zhuǎn)化爐升溫過程中需檢查螺栓緊力，必要時(shí)進(jìn)行熱緊。

4 內(nèi)襯更換質(zhì)量控制

應(yīng)當(dāng)建立施工質(zhì)量保證體系，執(zhí)行質(zhì)量責(zé)任工程師負(fù)責(zé)制，按技術(shù)文件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、施工方案進(jìn)行施工。設(shè)置施工質(zhì)量三級(jí)檢查制，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行一道復(fù)查，由專職質(zhì)檢員對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，質(zhì)量責(zé)任工程師負(fù)責(zé)進(jìn)行審批。施工作業(yè)做好各種實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)須符合技術(shù)文件及規(guī)范要求。做好施工作業(yè)前技術(shù)交底工作，承擔(dān)施工任務(wù)的技術(shù)員須在施工作業(yè)前向全部施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。安全技術(shù)交底包括：作業(yè)方案、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)難點(diǎn)、擬采取的措施、質(zhì)量安全特點(diǎn)及注意事項(xiàng)等。對(duì)施工作業(yè)中使用的計(jì)量器具和檢測(cè)校驗(yàn)儀器，按規(guī)定進(jìn)行校驗(yàn)合格，在檢定合格期內(nèi)方可使用。對(duì)于設(shè)備備件，采取保護(hù)措施，避免其被損壞、破壞、生銹、污染、丟失等情況出現(xiàn)。在保證安全第一的前提下，質(zhì)量與成本、進(jìn)度發(fā)生矛盾時(shí)，以質(zhì)量為主。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)二段爐內(nèi)襯更換及檢修時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)化氣進(jìn)、出口管內(nèi)襯板更換，本工程施工作業(yè)準(zhǔn)備、吊裝作業(yè)順序、施工作業(yè)方法、內(nèi)襯修復(fù)方法的設(shè)計(jì)、組織和安排是完全合理。同時(shí)對(duì)吊裝工機(jī)具布置也是可靠的，能確保設(shè)備安全吊裝。安排好施工工序，可以提高施工效率，節(jié)省時(shí)間，降低成本。