2012年10月第35卷第5期Oct 2012Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 35 No5GE水煤漿氣化工藝燒嘴修復與改進李聿營(中國石化齊魯分公司第二化肥廠,山東淄博255400)摘要:簡要介紹CE水煤漿氣化爐工藝燒嘴的使用條件、結(jié)構(gòu)特點及工作機理,歸納工藝燒嘴的燒損模式主要為外噴嘴表面材料發(fā)生龜裂、中噴嘴的沖蝕磨損及冷卻盤管焊縫熱應(yīng)力開裂等分析燒毀模式產(chǎn)生的原因,針對燒毀機理,結(jié)合實踐經(jīng)驗,提出工藝燒嘴修復及改進的措施關(guān)鍵詞:工藝燒嘴修復改進1概述漿、外環(huán)氧氣。從燒嘴頭部結(jié)構(gòu)(如圖2)可以看出,中國石化齊魯分公司第二化肥廠煤氣化裝置中間噴頭比外部大噴頭軸向內(nèi)縮幾個毫米,而內(nèi)采用美國GE公司煤氣化技術(shù),設(shè)計壓力為6.5部小噴頭比外部大噴頭軸向內(nèi)縮幾十毫米。燒嘴MPa。水煤漿氣化采用頂置單噴嘴氣流霧化技術(shù),頭部設(shè)置了水夾套和冷卻水盤管,以抵御爐內(nèi)高燒嘴采用三通道內(nèi)外混水煤漿氣化工藝燒嘴,如溫對外部大噴頭的灼燒。65 MPa ge水煤漿氣化裝圖1。工藝燒嘴通常工作在高溫高壓的苛刻條件置氧氣壓力為85MPa,煤漿壓力為7.5MPa,工藝下,在1350℃左右的高溫爐膛內(nèi),承受火焰舔燒、燒嘴材質(zhì)為 Incoloy600o高溫熱輻射以及三相(氧氣、水、煤顆粒)物料流的冷卻水盤管外噴管中噴頭內(nèi)噴頭高速沖刷,使工藝燒嘴經(jīng)常產(chǎn)生不同形式的燒損,進而影響工藝生產(chǎn)的正常運行。目前工藝燒嘴平均使用壽命為60d左右,損壞主要集中在伸入爐膛內(nèi)部的燒嘴頭部。因此,結(jié)合工藝燒嘴運行經(jīng)預(yù)混合腔驗,對燒嘴進行局部修復和改進,不僅大大降低備件成本,還可以延長燒嘴使用壽命以提高氣化爐運行周期,實現(xiàn)裝置長周期經(jīng)濟運行。圈的的a圖2齊魯I型燒嘴頭部結(jié)構(gòu)2.2工作機理水煤漿加壓氣化所用工藝燒嘴屬于介質(zhì)霧化式噴嘴,利用高速的氧氣與較低速度的水煤漿相互沖擊、摩擦,將水煤漿破碎為細小霧滴。由于外中心氧入媒漿入口外環(huán)氧入口力(沖擊力、摩擦力等)大于水煤漿的內(nèi)力(表面張圖1三流道內(nèi)外混工藝燒嘴總體結(jié)構(gòu)力和黏性力)的作用,將水煤漿流股破碎。水煤漿2工藝燒嘴結(jié)構(gòu)特點與工作機理收稿日期:2012-05-16;收到修改稿日期:2012-08-31。21結(jié)構(gòu)特點作者簡介:李聿營,男,1972年出生,高級工程師,1994年畢業(yè)CE水煤漿三通道內(nèi)外混氣化工藝燒嘴結(jié)構(gòu)于大連理工大學化工機械系,現(xiàn)任中國石化齊魯分公司第二化肥廠副總工程師。聯(lián)系電話:0533-7583633:E- mail: glehjdb@163從內(nèi)至外3個通道內(nèi)介質(zhì)依次為中心氧氣、水煤cm。第5期李聿營.CE水煤漿氣化工藝燒嘴修復與改進299流經(jīng)中間管與中心管形成的環(huán)隙首先與中心管管3.2中噴嘴內(nèi)徑?jīng)_蝕磨損內(nèi)的中心氧在燒嘴頭部內(nèi)腔中的小型混合室里以為了使水煤漿中的煤粉在氣化爐中充分氣定交角相互撞擊,實現(xiàn)預(yù)混合,高黏度水煤漿被化,必須用相應(yīng)數(shù)量的氧氣對水煤漿進行有效霧初步霧化;氧氣、水、煤粉顆粒的混合湍流噴出中化,且為了達到良好的霧化效果,氣體的流速必須間噴頭時,又受到了外環(huán)氧的沖擊、剪切和摩擦等達到一定的數(shù)值(平均流速12~20m/s),但由于混作用,氣液固三相流之間發(fā)生劇烈碰撞、合并、穿合物中含有大量的煤粉固體顆粒,從而造成中噴插和分離,已經(jīng)被初步霧化的水煤漿又被外環(huán)隙頭內(nèi)腔沖蝕磨損。來的氧氣進一步?jīng)_散,從而氧氣與水煤漿之間實33冷卻盤管焊縫開裂現(xiàn)了充分混合,給進爐后煤的氣化創(chuàng)造了良好條冷卻水盤管和外噴頭焊接處的焊縫(圖4)受件熱應(yīng)力破壞,原因是2個零件之間的焊接方式為角焊縫,壁厚差別較大,使用材料也不同,又處于3工藝燒嘴的燒損模式及產(chǎn)生的原因燒嘴的端部,在使用過程中容易產(chǎn)生裂紋(主要是根據(jù)水煤漿氣化工藝燒嘴的運行經(jīng)驗,工藝熱應(yīng)力的影響)形式的破壞;另外,冷卻水盤管內(nèi)燒嘴產(chǎn)生不同情形的燒損,絕大部分發(fā)生在三層的冷卻水溫度控制不當,造成盤管表面的低溫腐噴頭的頭部,而三層噴頭的后半段很少有損壞的蝕,在焊縫薄弱處開裂?，F(xiàn)象發(fā)生。工藝燒嘴頭部損壞主要表現(xiàn)為外噴嘴表面材料發(fā)生龜裂(如圖3)、中噴嘴的沖蝕磨損及4工藝燒嘴修復與改進冷卻盤管焊縫熱應(yīng)力開裂(如圖4)等?；贕E水煤漿工藝燒嘴頭部的結(jié)構(gòu)特點,以及產(chǎn)生各種損壞的原因分析,有針對性地制定維重龜裂并脫修策略和修復方案,在材料的機械性能、工藝處理以及噴嘴結(jié)構(gòu)形式等方面加以改進,從而有效地延長工藝燒嘴的連續(xù)使用時間,實現(xiàn)氣化爐的安全、長周期、經(jīng)濟運行冷卻水盤管角焊縫4.1工藝燒嘴修復前的外觀檢查、檢測按照圖紙結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求,對燒嘴進行圖3運行79d燒嘴外觀檢查和數(shù)據(jù)復測,找出損壞的部件及偏差。對盤管進行水壓試驗,在143MPa壓力下,保壓30min,檢查無泄漏。中噴嘴的沖蝕磨損4.2外噴嘴的修復與改進外噴嘴水室端面(向火面)龜裂深度小于端面壁厚的40%時可考慮修復。車削外噴頭有徑向裂熱應(yīng)力開裂紋部分,至肉眼觀察不到裂紋后,進行滲透試驗,檢查是否存在表面裂紋,如果仍然存在表面裂紋圖4運行36d燒嘴繼續(xù)進行車削、滲透試驗,直至表面裂紋完全排除3.1外噴嘴表面龜裂(車削深度不小于2.5mm)。采用手工氬弧焊,堆焊外噴嘴表面龜裂的主要原因是外噴頭承受火外噴頭表面及噴頭出口部分,焊絲選用Co-50,注焰舔燒、高溫熱輻射以及三相(氧氣、水、煤顆粒)意控制堆焊質(zhì)量和堆焊層數(shù)、堆焊余量以及堆焊物料流的高速沖刷,造成外噴頭端面的徑向放射后的冷卻處理。按照設(shè)計圖紙加工外噴頭到要求性裂紋及不規(guī)則龜裂紋,部分堆焊層脫落;外噴頭尺寸。處的氧氣濃度較高,金屬材料在高溫的氧化環(huán)境針對外噴嘴抗熱應(yīng)力裂紋進行改進,在工藝中會發(fā)生氧化反應(yīng)且會有一定的滲碳效應(yīng),使金燒嘴外噴嘴(UMC∞50)端面進行航天表面處理技屬材料的成分和性能發(fā)生變化;另外,煤中含有的術(shù)噴涂,應(yīng)用抗熱材料Ni-Cr-C,噴涂層厚度在1硫也會使金屬表面發(fā)生高溫硫化腐蝕。mm以內(nèi),減少了工藝燒嘴外噴嘴端面裂紋的產(chǎn)300大韶2012年第35卷生,平均使用壽命延長了30d左右(圖5使用情況頭結(jié)構(gòu)如圖6所示。較圖3表面龜裂及剝落現(xiàn)象明顯改善)。外氧噴頭一體鍛造成型消除角焊縫熱應(yīng)力影響外噴嘴表面色裂狀況明顯改圖6改進后的外氧噴頭結(jié)構(gòu)圖5運行84d外噴嘴及中噴嘴4.5中心氧噴頭的修復43煤漿中噴嘴的改進中心氧噴頭內(nèi)孔一般不磨損,只對外部錐度中噴嘴的原始修復也采用手工氬弧焊堆焊部分堆焊修復即可。用四氯化碳清洗需堆焊部位(Co-50),車削加工達到圖紙尺寸要求的方法。后,手工氫弧焊進行堆焊,焊絲選用Co-50。2010年以來,對工藝燒嘴中噴嘴(UMCo50)內(nèi)腔加襯航天耐磨材料HT10802,大大降低了工藝燒嘴5工藝燒嘴的組裝在運行過程中煤漿對中噴嘴內(nèi)腔(內(nèi)徑)的沖蝕磨工藝燒嘴的整體要求是:安裝長度(包括墊損,燒嘴平均運行90d后中噴嘴無明顯沖蝕。圖5片)允差±2mm,垂直度全長允差±1mm,同心度允為運行84d中噴嘴無明顯磨損;圖4為僅運行36差±0.5mm,方位角度允差±1.5mm。所以在制作裝d中噴嘴呈刀片狀。配工裝時,制定的保證條件是:角度限位的方位偏其中,抗熱材料Ni-CrC、耐磨材料HT0802差不大于±10′,垂直度公差不大于±0.5mm,同心度具有如下性能公差不大于±03mm1)較高的硬度(HV0.3>1000)、較好的機械加1)燒嘴裝配前,用四氯化碳對燒嘴接管法蘭、工性能、與外噴嘴基體較高的結(jié)合強度。八角墊、環(huán)形密封槽及各通道進行徹底清理,不可2)高溫條件下具有耐磨損、耐沖蝕、氣蝕和微有臟物、油脂等雜質(zhì)。振等特性,同時也抗高溫氣體(包括含S氣體)腐2)外氧管固定在裝配工裝上,將各管道回裝蝕及高溫氧化。對稱緊固各通道法蘭緊固件,測量出噴頭環(huán)隙和3)尤其適合在較高溫度下使用(工作溫度可深度。達980℃),涂層在高低溫度變化下性能穩(wěn)定、結(jié)合3)若各噴頭間環(huán)隙有偏差,用修補噴頭定位強度高,是優(yōu)良的減摩耐磨材料。塊的方法來校正。噴頭深度則靠減薄或更換較厚44冷卻水盤管的修復與改進八角墊調(diào)整。燒嘴組裝完畢后,噴頭環(huán)隙和深度偏針對盤管表面因低溫腐蝕造成的焊縫薄弱處差為±O.1mm2。開裂,修復時需將盤管前部從與外氧噴頭冷卻水夾套焊接處切開,后部從與冷卻水母管焊接處切6水壓試驗、霧化試驗、脫脂及密封開,將盤管從燒嘴上取下。將盤管前部腐蝕減薄部1)燒嘴裝配合格后,對燒嘴本體及冷卻水盤分切除,制作與切除部分相同尺寸的前部彎頭,焊管進行水壓試驗,要求在保壓過程中不得有任何縫倒出坡口進行焊接。焊接采用手工氬弧焊,焊絲滲漏現(xiàn)象。材質(zhì)H188,最后與燒嘴頭部冷卻夾套進出口進行2)對氣化爐工藝燒嘴進行冷態(tài)模擬試驗,觀角焊縫焊接。察水與高壓空氣混合后的霧化效果;在設(shè)計參數(shù)針對盤管與外氧噴頭冷卻水夾套焊接處產(chǎn)生狀態(tài)下,從燒嘴噴射出來的反應(yīng)物氣流的張角開的熱應(yīng)力裂紋缺陷,2011年改進了外氧噴頭的制度一般以45°~60°為宜。觀察冷態(tài)下的水流對中情作工藝,將冷卻水夾套接管與外氧噴頭一體鍛造況,以檢驗燒嘴的對中情況。成型,改接管角焊縫為對接焊縫,有效地消除了熱3)以上試驗完畢后,用空氣將水漬吹凈;用四應(yīng)力的影響,避免了裂紋的產(chǎn)生。改進后的外氧噴(下轉(zhuǎn)第323頁)第5期錢麗霞.輸煤棧橋結(jié)構(gòu)中主要構(gòu)件的設(shè)計323要求。總結(jié)、研究和改進,制定出專門的結(jié)構(gòu)規(guī)范,為棧橋設(shè)計安全可靠、經(jīng)濟適用和外形美觀提供更全6結(jié)束語面、準確的保證。由于影響棧橋設(shè)計的因素很多,構(gòu)件選型和參考文獻布置比較繁瑣,需要結(jié)合實際條件對不同的情況1DL5022-2012.火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)規(guī)程具體分析,合理布置正確計算,確定構(gòu)件型號及幾[2]GB5004994.小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范[3]GB50009-2001.2006年版.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范何尺寸。希望以工程設(shè)計、施工經(jīng)驗為前提,不斷41GB50112010.建筑抗震設(shè)計規(guī)范DESIGN OF PRIMARY MEMBERS IN STRUCTUREOF COAL-CONVEYING TRESTLEQian lixia( SINOPEC Ningbo Engineering Co, Ltd, Ningbo 315103)Abstract: For a long time there is no any specific specification to rely on in the trestle structure forcoal-conveying and therefore, the arrangement, type of members and selection of materials thereof are variedThis paper will make a summary in the trestle design on the principle in arrangement, type of primary mem-bers and their selection and floors in different form in particular as references for designers in their subsequent work.Key words: coal-conveying trestle; support of trestle; bridge body; floor; envelop enclosure弋心c(上接第300頁)的65 MPa gE水煤漿工藝燒嘴使用壽命比原來延氯化碳對燒嘴各個通道進行清洗,并將燒嘴所有長30d以上,從而大大提高了氣化爐的運行周期接管法蘭及燒嘴頭部封閉,防止氧氣通道被油脂為煤氣化裝置的經(jīng)濟運行奠定了基礎(chǔ)。及其他臟物污染。參考文獻[1]周夏.三流道內(nèi)外混水煤漿氣化工藝燒嘴淺析.化肥設(shè)計7結(jié)論2008,46(2):27-30通過對燒嘴頭部結(jié)構(gòu)形式、表面工藝處理的2]邯明才,江傳國.德士古工藝燒嘴修復淺談煤礦現(xiàn)代化改進以及對中噴嘴材料機槭性能的提升,修復后2010(2):97-98REPAIR AND IMPROVEMENT OF PROCES BURNERIN GE COAL-SLURRY GASIFICATIONLi Yuying(The Second Fertilizer Works, SINOPEC Qilu Branch, Zibo 255400)Abstract: Service condition, structural features and working principle for process burner on GE coaslurry gasifier are briefly introduced, the mode of burning loss of process burner is chiefly concluded as cracksppeared on facing material of outer nozzle, washout abrasion of middle nozzle and heat stress cracking onwelding joint of cooling coil; with the analysis of causes for the mode burn through and based on the burnthrough mechanism and practical experiences, the measures for both repair and improvement of process burnerare proposedKey words: process burner: repair; improvement