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耐磨陶瓷解決氣力輸灰管道易磨損的難題

2022-08-12?? 來源:化工管理?? 作者:高杰(陜西延長石油)?? 閱讀:

摘要:正壓濃相氣力輸灰技術已在全國各大電廠和化工廠廣泛應用,但是輸灰管道的磨損問題直接影響著設備的安全正常運行,因為管道高空作業維護難、人力成本高、粉塵污染嚴重等問題接踵而至。將耐磨陶瓷作為管道內襯,充分利用AI?O?陶瓷硬度高、韌性強、耐磨性能優異的特點,且重量輕,更換方便,運行維護費用低,設計靈活等優勢,并不斷的優化管道制作工藝、改變管道連接方式和陶瓷內襯方式,最終很好地解決了氣力輸灰管道易磨損的難題。
關鍵詞:氣力輸灰;耐磨陶瓷管道;耐磨損   

1  氣力輸灰系統的概況原理和工藝

1.1 裝置概況

        本裝置設置三臺UG-110t/5.3MPa-M次高壓煤粉鍋爐,額定蒸發量為110t/h,過熱蒸汽壓力為475℃。該鍋爐由無錫華光鍋爐股份有限公司設計制造,采用Ⅱ型布置、單汽包、自然循環、四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣煤粉鍋爐,按二用一備考慮。鍋爐用水由外圍配套裝置供給;輸煤系統設按雙路設計;輸灰、輸渣、脫硫、脫銷、除塵等配套設施單獨設立,在確保達標排放前提下,完全保證了對化工供汽的需要,如圖1所示。
 

1.2 布袋除塵器工藝原理

        3臺鍋爐均采用布袋除塵器,每臺鍋爐設置6個落灰口,灰量由6個落灰口均分。每臺省煤器處設置2個落灰口。除灰方式采用正壓濃相氣力除灰系統。輸送直線距離約95m,升高約24m。
 

1.3 氣力輸灰工藝介紹

        在正壓力下的濃相氣力系統輸送過程當中,所依據的原理為以下幾個方面。首先是按照固體和氣體兩相流的原理來完成氣力輸送。同時根據空氣壓縮過程當中靜態壓縮以及動態壓縮的高濃度以及效率更高的方式來對物料進行輸送。飛灰在倉泵里會充分受到硫化的影響,而且會呈現出一種一邊硫化一邊輸送狀態。這個系統是由五個部分所組成的,而其中輸送的部分主要就是按照輸送量的具體要求,配備規格相同的輸送機來完成,每一臺輸送機都是一個比較獨立的個體,既可以單機來完成運行任務,同時也可以相互組合起來運行。運行的過程在輸送的時候,可以分成每個循環的四個階段。
        除塵器收集的灰經輸送倉泵加壓輸送至灰庫。每個除塵器灰斗下布置6臺輸送泵,每2臺輸送泵串聯,6臺輸送泵共用一根主輸送管,將灰送至灰庫儲存,共3個除塵器,系統共3個省煤器,每個省煤器下布置1臺輸送泵,共用一根主輸送管。灰庫布置在除塵器的東側空地上。灰庫運轉層設有汽車散裝機和濕式攪拌器,供灰庫車外用使用。在系統末端,設有2座550m³灰庫,干灰庫下設干灰裝車、濕灰裝車。氣力系統輸送圖如圖2所示。
 

1.4 氣力輸灰系統存在的問題氣

        輸灰管道很有可能會因為一些粉塵的混合物不斷沖刷而導致較為嚴重的磨損現象。特別是在彎頭的部分,因為氣流有可能會在一側改變其流向,因此對于外側的磨損相對是較為嚴重的。針對以前我們采用的蝦米節離心澆鑄復合陶瓷管磨損嚴重的工況,而且部分已經打了背包,經研究發現復合陶瓷的微觀裂紋多,質脆易碎,容易局部脫落失效,而且脫落后無法修補。后來結合我們老廠使用精城牌耐磨陶瓷管道的經驗,采用氧化鋁陶瓷,氧化鋁陶瓷貼片的氧化鋁含量≥95%,而且全部是高溫相a-Al?O?,燒結溫度高達1670℃,確保材料的品質。從以往耐磨陶瓷管道實際的磨損情況來看,內襯耐磨陶瓷的管道使用壽命是離心澆筑復合陶瓷管的5倍以上。所以特邀請湖南精城特瓷的專家團隊到我司來現場勘察,解決輸灰管道易磨損的難題。
 

2  氣力輸灰管道內襯耐磨陶瓷的結構和性能

2.1 氣力輸灰管道內襯耐磨陶瓷

        輸灰管道內襯耐磨陶瓷的技術是非常成熟的,首先耐磨陶瓷的材質要過硬,例如精城牌鉻剛玉陶瓷,它的氧化鋁含量必須≥95%,經100噸壓機干圧成型,洛氏硬度達HRA85,僅次于金剛石;耐磨陶瓷以配料中Al?O?的含量來分類,Al?O?含量越高相應性能越穩定。如圖3所示。
 

2.2 氣力輸灰管道內襯陶瓷的結構

        氣力輸灰管道中的彎頭鋼件分為兩類,一類是將短節直管對焊成一個蝦米節樣子的彎管;另一類是整體熱彎成型的彎管。例如精城牌耐磨陶瓷管道的鋼件就是采用20#無縫鋼管,一體熱彎成型(非蝦米節對焊),內外光滑無毛刺,采用法蘭連接,由鋼管、粘膠及耐磨陶瓷三層組成。陶瓷片粘膠在160℃以下的環境是比較合理的。耐磨陶瓷的固定方式也有所優化,內襯固定方式由傳統的單純有機粘膠粘貼改為錯位粘貼工藝,縫隙相互錯開,減少從縫隙磨穿的可能性,可靠性大大增強。
 

2.3 氣力輸灰管道內襯陶瓷的優點

(1) 耐磨損:同等條件下,與離心澆鑄陶瓷、鑄石等內襯相比,可延長使用壽命5倍以上;
(2) 耐腐蝕:內部的陶瓷制品可以有效地讓酸堿性腐蝕的情況有所緩解。
(3) 耐中等的溫度,可以一直都保持在一定的溫度下運行,一般在任何情況下都能夠滿足。
(4) 內外壁相對較為光滑,而且氣流較為通暢。一些相對較為光滑的表面,可以讓物料更加自由的通過,并且不會出現掛住物料或者是堵塞物料的情況。
(5) 容易安裝:比一般的管道相對更輕一些,搬運起來更加便捷,安裝也更加簡單。
(6) 減少維護用工。耐磨性相對較高,可以讓維修和檢查的頻率有效降低,人力資源能夠合理節省。
 

3  氣力輸灰管道的優化

3.1 管道鋼件成型的優化

        我們以前使用的是離心澆筑復合陶瓷管,只能做成直管狀,要做成彎管,必須將直管分割成若干段后再焊接在一起,過渡不平整,留下磨穿隱患,妨礙物料輸送,降低設備使用壽命。
        目前采用20#無縫鋼管,采用一體熱彎成型(非蝦米節對焊),內外光滑無毛刺,然后再用強力膠將耐磨陶瓷片錯縫粘貼在彎管內,經固化后,形成堅固的防磨層。
 

精城特瓷耐磨陶瓷除灰管道
 

3.2 管道內襯材料工藝的優化

        就以前采用離心澆筑的復合陶瓷管,微觀裂紋多,質脆易碎,容易局部脫落失效,特別是對接處形成空洞,隱形缺陷突出。
        現如今使用精城牌耐磨陶瓷片作為內襯材料,優點突出,耐磨陶瓷片本身硬度高,韌性強,很規則,每小塊之間用膠粘接,每一圈陶瓷片都進行錯位粘貼,做到無縫隙,杜絕瓷片間縫隙處被磨漏。管件之間的對接采用法蘭連接,便于安裝和更換,現已取得了良好的效果。
 

3.3 管道內襯外觀的對比

        如圖4所示,離心澆鑄彎管為直管焊接而成,強度接縫處縫隙隙大,物料不通暢。
        如圖5所示,20# 熱彎成型整體性好,無縫隙,尤其背彎部分更平滑,更耐磨。
        從兩種管道的耐壓抗壓強度來對比,無縫鋼管一體熱彎成型后貼陶瓷的管道抗壓強度≥850MPa,離心澆鑄彎管的抗壓強度≤150MPa。
 

4  氣力輸灰管道采用耐磨陶瓷內襯管的現場應用

        將精城牌氧化鋁耐磨陶瓷片用強力黏著劑將其按照一定的要求黏貼在比較熱的,并且相對比較彎的鋼管內壁上面。在常溫狀態下可以將其固化,從而形成一層比較牢固的防摩擦的內壁。每一圈的陶瓷都是使用特定的方式相互之間錯位開來,可以防止介質流到直線的縫隙里,避免因為漿液不斷的沖刷,這些直線的縫隙導致陶瓷脫落的情況發生。此管道內外均為整體結構,整體性能得到很大提升。
        如圖6所示,此管道內襯耐磨陶瓷的技術比較適合使用在各種不同的工業磨損當中,或是一些磨損相對較為顯著的、大型的機械設備上面,可以按照其具體需要的不同,來選擇類型不一的產品。

5  結語

        綜上所述,氣力輸灰管道采用精城牌耐磨陶瓷片內襯管道,耐磨損性能明顯提高,漏點大幅度減少,具有輕質高強、耐磨防腐的鮮明特點,工藝可靠,在經濟、技術、環保等綜合性能方面,比我國現用的離心澆筑陶瓷復合管和其他合金管優勢突出,是火電廠和化工廠輸灰系統管道最理想的選擇,值得我國各大工況企業的輸灰系統推廣應用,這將大大減少停機檢修時間和檢修工作量,還可提高工廠環保指標,同時有效避免了輸灰管道的磨損難題。


文章出處:《化工管理》2020年26期
文章作者:高杰(陜西延長石油(集團)有限責任公司煉化公司輕怪綜合利用項目動力站,陜西延安727400)
作者簡介:高杰(1974-),男,漢族,陜西延安人,專科,中級工程師,畢業于西安安石油大學,硏究方向:石油化工設備管理。
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