GE水煤漿氣化工藝燒嘴修復與改進(jìn)

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(jìn)李聿營(yíng)(中國石化齊魯分公司第二化肥廠(chǎng),山東淄博255400摘要:簡(jiǎn)要介紹CE水煤漿氣化爐工藝燒嘴的使用條件、結構特點(diǎn)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(pán)管焊縫熱應力開(kāi)裂等,分析燒毀模式產(chǎn)生的原因,針對燒毀機理,結合實(shí)踐經(jīng)驗,提出工藝燒嘴修復及改進(jìn)的措施。關(guān)鍵詞:工藝燒嘴修復改進(jìn)概述漿、外環(huán)氧氣。從燒嘴頭部結構(如圖2)可以看出中國石化齊魯分公司第二化肥廠(chǎng)煤氣化裝置中間噴頭比外部大噴頭軸向內縮幾個(gè)毫米,而內采用美國GE公司煤氣化技術(shù),設計壓力為6.5部小噴頭比外部大噴頭軸向內縮幾十毫米。燒嘴MPa。水煤漿氣化采用頂置單噴嘴氣流霧化技術(shù),頭部設置了水夾套和冷卻水盤(pán)管,以抵御爐內高燒嘴采用三通道內外混水煤漿氣化工藝燒嘴,如溫對外部大噴頭的灼燒。6.5MaGE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75MPa,工藝下,在1350℃左右的高溫爐膛內,承受火焰舔燒、燒嘴材質(zhì)為 Incoloy600。高溫熱輻射以及三相(氧氣、水、煤顆粒)物料流的冷卻水盤(pán)管外噴管中噴頭內噴頭高速沖刷,使工藝燒嘴經(jīng)常產(chǎn)生不同形式的燒損,外噴頭端面進(jìn)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部的燒嘴頭部。因此,結合工藝燒嘴運行經(jīng)驗,對燒嘴進(jìn)行局部修復和改進(jìn),不僅大大降低備件成本,還可以延長(cháng)燒嘴使用壽命以提高氣化爐運行周期,實(shí)現裝置長(cháng)周期經(jīng)濟運行。Jeee丿g圖2齊魯I型燒嘴頭部結構酃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。由于外煤漿入口外環(huán)氧入口中心氧入口力(沖擊力、摩擦力等)大于水煤漿的內力(表面張圖1三流道內外混工藝燒嘴總體結構力和黏性力)的作用,將水煤漿流股破碎。水煤漿2工藝燒嘴結構特點(diǎn)與工作機理收稿日期:2012-05-16;收到修改稿日期:2012-08-3121結構特點(diǎn)作者簡(jiǎn)介·李聿營(yíng)男972年出生高級工程師1994年畢業(yè)于大連理工中國煤化工魯分公司第二化肥CE水煤漿三通道內外混氣化工藝燒嘴結構廠(chǎng)副總工程從內至外3個(gè)通道內介質(zhì)依次為中心氧氣、水煤comCNMHG-mail: qlehjdb@163第5期李聿營(yíng).CE水煤漿氣化工藝燒嘴修復與改進(jìn)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中噴嘴內徑?jīng)_蝕磨損內的中心氧在燒嘴頭部?jì)惹恢械男⌒突旌鲜依镆詾榱耸顾簼{中的煤粉在氣化爐中充分氣定交角相互撞擊,實(shí)現預混合,高黏度水煤漿被化,必須用相應數量的氧氣對水煤漿進(jìn)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(shí),又受到了外環(huán)氧的沖擊、剪切和摩擦等達到一定的數值(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)隙頭內腔沖蝕磨損。來(lái)的氧氣進(jìn)一步?jīng)_散,從而氧氣與水煤漿之間實(shí)33冷卻盤(pán)管焊縫開(kāi)裂現了充分混合,給進(jìn)爐后煤的氣化創(chuàng )造了良好條冷卻水盤(pán)管和外噴頭焊接處的焊縫(圖4)受件田。熱應力破壞,原因是2個(gè)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(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋(主要是根據水煤漿氣化工藝燒嘴的運行經(jīng)驗,工藝熱應力的影響)形式的破壞;另外,冷卻水盤(pán)管內燒嘴產(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(pán)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(kāi)裂?，F象發(fā)生。工藝燒嘴頭部損壞主要表現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(jìn)冷卻盤(pán)管焊縫熱應力開(kāi)裂(如圖4)等?；贕E水煤漿工藝燒嘴頭部的結構特點(diǎn),以下噴嘴表面嚴及產(chǎn)生各種損壞的原因分析,有針對性地制定維修策略和修復方案,在材料的機械性能、工藝處理以及噴嘴結構形式等方面加以改進(jìn),從而有效地延長(cháng)工藝燒嘴的連續使用時(shí)間,實(shí)現氣化爐的安全、長(cháng)周期、經(jīng)濟運行。冷卻水盤(pán)管角焊縫4.1工藝燒嘴修復前的外觀(guān)檢査、檢測按照圖紙結構尺寸及技術(shù)要求,對燒嘴進(jìn)行圖3運行79d燒嘴外觀(guān)檢查和數據復測,找出損壞的部件及偏差。對盤(pán)管進(jìn)行水壓試驗,在14.3MPa壓力下,保壓30min,檢查無(wú)泄漏。中噴嘴的沖蝕磨損4.2外噴嘴的修復與改進(jìn)外噴嘴水室端面(向火面)龜裂深度小于端面冷卻盤(pán)管焊縫壁厚的40%時(shí)可考慮修復。車(chē)削外噴頭有徑向裂熱應力開(kāi)裂紋部分,至肉眼觀(guān)察不到裂紋后,進(jìn)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燒嘴繼續進(jìn)行車(chē)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(chē)削深度不小于2.5mm)。釆用手工氬弧焊,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、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。按照設計圖紙加工外噴頭到要求性裂紋及不規則龜裂紋,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力裂紋進(jìn)行改進(jìn),在工藝中會(huì )發(fā)生氧化反應且會(huì )有一定的滲碳效應,使金燒嘴外噴『V凵中國煤化工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CNMH(涂層厚度在1硫也會(huì )使金屬表面發(fā)生高溫硫化腐蝕。mm以?xún)?減少了工藝燒嘴外噴嘴端面裂紋的產(chǎn)300大毛韶2012年第35卷生,平均使用壽命延長(cháng)了30d左右(圖5使用情況頭結構如圖6所示。較圖3表面龜裂及剝落現象明顯改善)。氧噴頭一體造成型消除角焊纏熱應力影響外噴嘴表面龜裂狀況明顯改香圖6改進(jìn)后的外氧噴頭結構圖5運行84d外噴嘴及屮噴嘴4.5中心氧噴頭的修復43煤漿中噴嘴的改進(jìn)中心氧噴頭內孔一般不磨損,只對外部錐度中噴嘴的原始修復也釆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(chē)削加工達到圖紙尺寸要求的方法。后,手工氬弧焊進(jìn)行堆焊,焊絲選用Co-50。2010年以來(lái),對工藝燒嘴中噴嘴(UMCo50)內腔加襯航天耐磨材料HT110802,大大降低了工藝燒嘴5工藝燒嘴的組裝在運行過(guò)程中煤漿對中噴嘴內腔(內徑)的沖蝕磨工藝燒嘴的整體要求是:安裝長(cháng)度(包括墊損,燒嘴平均運行90d后中噴嘴無(wú)明顯沖蝕。圖5片)允差±2mm,垂直度全長(cháng)允差±lmm,同心度允為運行84d中噴嘴無(wú)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(shí),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±03mm。1)較高的硬度(HV0.3>100)、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合強度。八角墊、環(huán)形密封槽及各通道進(jìn)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(shí)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(chēng)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定、結合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(lái)校正。噴頭深度則靠減薄或更換較厚44冷卻水盤(pán)管的修復與改進(jìn)八角墊調整。燒嘴組裝完畢后,噴頭環(huán)隙和深度偏針對盤(pán)管表面因低溫腐蝕造成的焊縫薄弱處差為±0.1mm2開(kāi)裂,修復時(shí)需將盤(pán)管前部從與外氧噴頭冷卻水夾套焊接處切開(kāi),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(kāi),將盤(pán)管從燒嘴上取下。將盤(pán)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(pán)分切除,制作與切除部分相同尺寸的前部彎頭,焊管進(jìn)行水壓試驗,要求在保壓過(guò)程中不得有任何縫倒出坡口進(jìn)行焊接。焊接釆用手工氬弧焊,焊絲滲漏現象。材質(zhì)H188,最后與燒嘴頭部冷卻夾套進(jìn)出口進(jìn)行2)對氣化爐工藝燒嘴進(jìn)行冷態(tài)模擬試驗,觀(guān)角焊縫焊接。察水與高壓空氣混合后的霧化效果;在設計參數針對盤(pán)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(lái)的反應物氣流的張角開(kāi)的熱應力裂紋缺陷,2011年改進(jìn)了外氧噴頭的制度一般以45°-60°為宜。觀(guān)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,以檢驗中國煤化工成型,改接管角焊縫為對接焊縫,有效地消除了熱3)以CNMHG漬吹凈;用四應力的影響,避免了裂紋的產(chǎn)生。改進(jìn)后的外氧噴(下轉第323頁(yè))第5期錢(qián)麗霞.輸煤棧橋結構中主要構件的設計323要求總結、研究和改進(jìn),制定出專(zhuān)門(mén)的結構規范,為棧橋設計安全可靠、經(jīng)濟適用和外形美觀(guān)提供更全6結束語(yǔ)面、準確的保證。由于影響棧橋設計的因素很多,構件選型和參考文獻布置比較繁瑣,需要結合實(shí)際條件對不同的情況110502202火力發(fā)電廠(chǎng)土建結構設計技術(shù)規程具體分析,合理布置正確計算,確定構件型號及幾[2]GB5004994.小型火力發(fā)電廠(chǎng)設計規范[3]GB5000-2001.2006華版.建筑結構荷載規范何尺寸。希望以工程設計、施工經(jīng)驗為前提,不斷41GB50112010.建筑抗震設計規范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 members and their selection and floors in different form in particular as references for designers in their subset workKey words: coal-conveying trestle; support of trestle bridge body; floor; envelop enclosure(上接第300頁(yè))的6.5 MPage水煤漿工藝燒嘴使用壽命比原來(lái)延氯化碳對燒嘴各個(gè)通道進(jìn)行清洗,并將燒嘴所有長(cháng)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。及其他臟物污染。參考文獻[1]周夏.三流道內外混水煤漿氣化工藝燒嘴淺析.化肥設計7結論2008,46(2):27-30通過(guò)對燒嘴頭部結構形式、表面工藝處理的(2]郡明才,江傳國.德土古1藝燒嘴修復淺談.煤礦現代化改進(jìn)以及對中噴嘴材料機械性能的提升,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 coalslurry gasifier are briefly introduced, the mode of burning loss of process burner is chiefly concluded as cracksappeared 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 burnerre proposeeKey words: process burner; repair: improvement中國煤化工CNMHG