水煤漿氣化爐工藝燒嘴

1、水煤漿氣化爐工藝燒嘴作者/來(lái)源：劉孝弟（北京航天動(dòng)力研究所，北京 100076) 日期：2005-9-161  水煤漿氣化爐工藝燒嘴簡(jiǎn)要描述1.1  燒嘴技術(shù)性能、參數(shù)    北京航天動(dòng)力研究所是從事液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研究的科研單位。從1984年軍轉(zhuǎn)民以來(lái)，利用多年來(lái)軍品技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)了大量新產(chǎn)品、新技術(shù)用于工業(yè)生產(chǎn)，水煤漿氣化爐的工藝燒嘴就是其中的一項(xiàng)。典型的水煤漿氣化爐工藝燒嘴結(jié)構(gòu)及尺寸如圖1所示。    1995年，我所與上海焦化有限公司合作，將工藝燒嘴國(guó)產(chǎn)化，取得了成功。第一批國(guó)產(chǎn)化燒嘴共三臺(tái)總成，三套噴嘴

2、備件及三套冷卻水盤(pán)管。1998年4月開(kāi)始投用，其使用壽命與進(jìn)口產(chǎn)品相當(dāng)，燃燒所產(chǎn)生的氣體成分亦相當(dāng)。同年6月2日、3日對(duì)國(guó)產(chǎn)燒嘴和進(jìn)口燒嘴分別進(jìn)行了燃?xì)獬煞譁y(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表1、2。圖1  典型氣化爐工藝燒嘴結(jié)構(gòu)及尺寸表1  我所的燒嘴使用在4#爐上的參數(shù)表2  國(guó)外進(jìn)口燒嘴使用在1#爐上的參數(shù)    從表1、2可知，兩者應(yīng)用效果基本一致，國(guó)產(chǎn)燒嘴在有效氣體（CO+H2）成分上稍高于進(jìn)口燒嘴。2004年我所又為該公司提供3臺(tái)總成燒嘴。    1998年為陜西渭河化肥廠提供2臺(tái)國(guó)產(chǎn)化燒嘴，其燒嘴操作壓力較上海焦

3、化有限公司的為高（上海焦化有限公司總成設(shè)計(jì)壓力為4.32MPa，渭化為6.9MPa）。年底投入使用，壽命和燃?xì)庥行怏w成分與進(jìn)口燒嘴相當(dāng)。    1999年又為渭化改造兩臺(tái)燒嘴，噴嘴頭部和部分零件為進(jìn)口元件，其余為我所完善，使用表明，其效果、壽命與國(guó)外相當(dāng)。只是中心氧偏高（約15%），希望降為12%，后由渭化自行解決。2003年又為渭化提供一臺(tái)燒嘴作為備件。    2005年，在渭化雙甲項(xiàng)目中，我們又為他們?cè)O(shè)計(jì)了兩臺(tái)大流量燒嘴及4套備件。2001年與安徽淮化集團(tuán)合作，將兩臺(tái)工藝燒嘴進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，次年投入使用，情況良好，使用壽命和性能

4、與進(jìn)口原燒嘴相一致。    2002年又為淮化提供備用外燒嘴5件，冷卻套管5套。    2003年又簽訂合同，提供5件外燒嘴，2件中燒嘴。    2004年和2005年為山東華魯恒升公司分別提供12臺(tái)和6臺(tái)燒嘴，其中B、C爐共10臺(tái)燒嘴，已正常開(kāi)車，參數(shù)已達(dá)到工藝指標(biāo)，A爐屬于四噴嘴對(duì)沖形式，目前正在試驗(yàn)。    2003年及2004年，我們?yōu)樯轿髫S喜集團(tuán)和陜西神木化工有限公司分別提供了3套燒嘴和6套燒嘴及大量的備件。1.2  燒嘴設(shè)計(jì)、加工  

5、  燒嘴的工藝參數(shù)如水煤漿濃度、水煤漿流量、操作壓力、操作溫度，氧氣的流量、操作壓力、操作溫度，冷卻水流量等均在氣化爐設(shè)計(jì)時(shí)選定。制造方就是要根據(jù)工藝要求，根據(jù)燒嘴的總體要求，設(shè)計(jì)噴頭的具體結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)燒嘴的總成方案，選擇合理的材質(zhì)和生產(chǎn)工藝來(lái)保證在生產(chǎn)工藝條件下，燒嘴的性能達(dá)到要求。    燒嘴的總體尺寸一般由設(shè)計(jì)院完成，材料和主要幾何尺寸一般均已確定，制作方需要選取合理的成型工藝及加工工藝，特別是噴頭的定位、焊接成型方式、焊接工藝等，需要制作方制定，滿足圖紙的總體要求及燒嘴的總體參數(shù)。同時(shí)我們也可以根據(jù)氣化爐的總體參數(shù)進(jìn)行有關(guān)的熱力計(jì)算，確定燒嘴的

6、結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行燒嘴的總體設(shè)計(jì)和具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司及陜西渭河化肥廠雙甲項(xiàng)目與我們合作采用的就是這種方式。    在工藝燒嘴加工過(guò)程中，需解決好以下幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題。    （1）焊接工藝。焊接是重要的工序。焊接材料、焊接預(yù)熱溫度、焊接速度、氬氣的保護(hù)、工藝規(guī)范、坡口型式等都要與所焊材質(zhì)相匹配。    （2）相同材質(zhì)間和不同材質(zhì)間的焊接應(yīng)采用不同的工藝規(guī)范。    （3）供料管的直線度及與噴頭焊接后的直線度是保證噴頭定位塊發(fā)揮作用的關(guān)鍵，只有這些條件具備，才能滿足

7、燒嘴各個(gè)噴頭之間的同心度。    （4）為保證燒嘴總成的性能，需要制作專用工裝，進(jìn)行燒嘴的最終組裝，保證燒嘴的所有對(duì)外連接尺寸完全滿足設(shè)計(jì)要求及氣化爐現(xiàn)場(chǎng)的配管要求，同時(shí)保證燒嘴的完全互換性。1.3  燒嘴的檢驗(yàn)    燒嘴加工完成后，除所有焊縫需要進(jìn)行完整的射線探傷外，還需要對(duì)組裝后的燒嘴總成進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接的強(qiáng)度和組裝的密封性能。    （1）水壓試驗(yàn)為停止點(diǎn)。水壓試驗(yàn)前所有工序必須已經(jīng)完工且檢驗(yàn)合格。各種資料齊全后，由檢驗(yàn)人員開(kāi)具試壓通知單。  &#

8、160; （2）水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)按我公司壓力容器耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)通用工藝規(guī)程進(jìn)行，以綜合檢查氣化爐燒嘴的強(qiáng)度和密封性能。   （3）氣化爐燒嘴制造過(guò)程中水壓試驗(yàn)用水的氯離子含量均不得大于25mg/L，試驗(yàn)前應(yīng)有水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告。    （4）氣密性試驗(yàn)在水壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行，由于試驗(yàn)壓力較高，試驗(yàn)前應(yīng)制定安全措施。   （5）具體試驗(yàn)按以下過(guò)程進(jìn)行。    水壓試驗(yàn)：在專用試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)前須制作一套專用工藝燒嘴實(shí)驗(yàn)工裝。此工裝將燒嘴頭部密封在一個(gè)能承受高壓的容器中，模擬出與氣化爐對(duì)接的狀態(tài)

9、。    水試時(shí)，先行灌水，將燒嘴中的空氣排除干凈，然后加壓，當(dāng)壓力升至額定操作壓力時(shí)，先穩(wěn)定5min，檢查有無(wú)滲漏，若一切正常，則繼續(xù)升壓至要求的水試壓力，保持5min，若無(wú)滲漏，則視為合格。  氣密試驗(yàn)：氣密試驗(yàn)必須在水壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行，氣密試驗(yàn)程序基本上和水壓試驗(yàn)相同，只是氣密試驗(yàn)壓力等于正常操作壓力。    氣密試驗(yàn)在專用防爆間進(jìn)行，通過(guò)防爆玻璃觀察窗觀察。當(dāng)試驗(yàn)壓力達(dá)到要求值時(shí)，保持10min，若有滲漏，則采取措施。若一切正常，則適當(dāng)降壓后，檢查各密封件和焊縫處氣密情況。1.4  后續(xù)化學(xué)處理 

10、   （1）酸洗鈍化前應(yīng)編制詳細(xì)的酸洗鈍化方案。所有不銹鋼表面應(yīng)進(jìn)行酸洗鈍化處理，處理方案按照軍品火箭發(fā)動(dòng)機(jī)氧氣管路的清洗程序，確保管路的潔凈，即：燒嘴內(nèi)表面采用三氯己烷清洗、設(shè)備外表面采用鈍化膏方法。    （2）氣化爐燒嘴酸洗鈍化工藝流程：水沖洗堿洗水沖洗酸洗水沖洗鈍化水沖洗吹掃。按HG/T2387-92工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定檢查鈍化效果及水沖洗后鈍化液殘留量。    （3）酸洗鈍化結(jié)束，用干燥、潔凈的氮?dú)獯蹈?，并檢查，確信內(nèi)外部潔凈后，用塑料膜包扎法蘭口及噴嘴端部，防止氧氣通道被油脂或其他臟物污染。1

11、.5  燒嘴加工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)保證條件1.5.1  執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)    (1)GB150-1998鋼制壓力容器    (2)HG20584-1998鋼制化工容器制造技術(shù)要求    (3)GB/T12771-1991輸送流體用不銹鋼焊接鋼管    (4)JB4728-2000壓力容器用不銹鋼鍛件    (5)JB4730-94壓力容器無(wú)損檢測(cè)    (6)JB4708-2000鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定&

12、#160;   (7)JB/T4709-2000鋼制壓力容器焊接規(guī)程    (8)HG/T2387-92工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)    (9)JB2536-80壓力容器油漆、包裝和運(yùn)輸    (10)買方提供的制造圖紙、合同條款及其他技術(shù)要求等    (11)制造廠標(biāo)準(zhǔn)    以上標(biāo)準(zhǔn)如有更新，制造檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按本合同簽訂時(shí)已頒布的最新版本執(zhí)行。1.5.2  技術(shù)保證條件    (1)氣化爐

13、工藝燒嘴設(shè)備的主要元件所選用的板材、合金鋼管及其鍛件提供材料制造廠的材質(zhì)單，制造前對(duì)以上材料進(jìn)行化學(xué)成分分析復(fù)驗(yàn)或認(rèn)可，確認(rèn)與材質(zhì)單無(wú)誤后方可施工。    (2)嚴(yán)格按生產(chǎn)廠家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和制造質(zhì)保體系進(jìn)行制造和驗(yàn)收。    (3)噴嘴加工時(shí)必須嚴(yán)格按圖紙和工藝要求，保證各項(xiàng)尺寸偏差、形位偏差（包括內(nèi)外壁的同心度、端面垂直度等）在規(guī)定的范圍內(nèi)，并保證其加工光潔度。采取必要措施和專用工裝進(jìn)行組裝，保證內(nèi)、中、外管與燒嘴及法蘭組對(duì)時(shí)的高度同心。    (4)所有焊接采用氬弧焊，對(duì)接焊縫100射線檢測(cè)，符合JB4730級(jí)合格。法蘭等鍛件按JB4728-2000壓力容器用不銹鋼鍛件制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收，3A級(jí)為合格級(jí)別。    (5)燒嘴焊接要求    焊前對(duì)所焊部件進(jìn)行清理，特別對(duì)坡口及其母材兩側(cè)表面20mm范圍內(nèi)的油污、防腐劑等雜物，用丙酮擦洗干凈。    準(zhǔn)備不銹鋼絲刷、剛玉砂輪等專用工具用以清理焊縫表面。    焊縫組對(duì)時(shí)按工藝要求進(jìn)行，均勻點(diǎn)固，對(duì)口錯(cuò)邊量嚴(yán)格按焊接工藝卡進(jìn)行控制。對(duì)于單面對(duì)接焊縫，背面應(yīng)充氬氣保護(hù)，打底層焊縫應(yīng)保證根部焊縫質(zhì)量，兩側(cè)熔合良好。