耐磨陶瓷解決氣力輸灰管道易磨損的難題

高杰(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司煉化公司輕烴綜合利用項(xiàng)目動(dòng)力站，陜西 延安 727400)

1 氣力輸灰系統(tǒng)的概況原理和工藝

1.1 裝置概況

本裝置設(shè)置三臺(tái)UG-110t/5.3MPa-M次高壓煤粉鍋爐，額定蒸發(fā)量為110t/h，過(guò)熱蒸汽壓力為475℃。該鍋爐由無(wú)錫華光鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造，采用Ⅱ型布置、單汽包、自然循環(huán)、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)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(tǒng)設(shè)按雙路設(shè)計(jì)；輸灰、輸渣、脫硫、脫銷(xiāo)、除塵等配套設(shè)施單獨(dú)設(shè)立，在確保達(dá)標(biāo)排放前提下，完全保證了對(duì)化工供汽的需要，如圖1所示。

圖1 耐磨陶瓷輸灰管道

1.2 布袋除塵器工藝原理

3臺(tái)鍋爐均采用布袋除塵器，每臺(tái)鍋爐設(shè)置6個(gè)落灰口，灰量由6個(gè)落灰口均分。每臺(tái)省煤器處設(shè)置2個(gè)落灰口。除灰方式采用正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)。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(tǒng)輸送過(guò)程當(dāng)中，所依據(jù)的原理為以下幾個(gè)方面。首先是按照固體和氣體兩相流的原理來(lái)完成氣力輸送。同時(shí)根據(jù)空氣壓縮過(guò)程當(dāng)中靜態(tài)壓縮以及動(dòng)態(tài)壓縮的高濃度以及效率更高的方式來(lái)對(duì)物料進(jìn)行輸送。飛灰在倉(cāng)泵里會(huì)充分受到硫化的影響，而且會(huì)呈現(xiàn)出一種一邊硫化一邊輸送狀態(tài)。這個(gè)系統(tǒng)是由五個(gè)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(guī)格相同的輸送機(jī)來(lái)完成，每一臺(tái)輸送機(jī)都是一個(gè)比較獨(dú)立的個(gè)體，既可以單機(jī)來(lái)完成運(yùn)行任務(wù)，同時(shí)也可以相互組合起來(lái)運(yùn)行。運(yùn)行的過(guò)程在輸送的時(shí)候，可以分成每個(gè)循環(huán)的四個(gè)階段。

除塵器收集的灰經(jīng)輸送倉(cāng)泵加壓輸送至灰?guī)?。每個(gè)除塵器灰斗下布置6臺(tái)輸送泵，每2臺(tái)輸送泵串聯(lián)，6臺(tái)輸送泵共用一根主輸送管，將灰送至灰?guī)靸?chǔ)存，共3個(gè)除塵器，系統(tǒng)共3個(gè)省煤器，每個(gè)省煤器下布置1臺(tái)輸送泵，共用一根主輸送管?；?guī)觳贾迷诔龎m器的東側(cè)空地上?；?guī)爝\(yùn)轉(zhuǎn)層設(shè)有汽車(chē)散裝機(jī)和濕式攪拌器，供灰?guī)燔?chē)外用使用。在系統(tǒng)末端，設(shè)有2座550m3灰?guī)欤苫規(guī)煜略O(shè)干灰裝車(chē)、濕灰裝車(chē)。氣力系統(tǒng)輸送圖如圖2所示。

圖2 力系統(tǒng)輸送圖

1.4 氣力輸灰系統(tǒng)存在的問(wèn)題氣

輸灰管道很有可能會(huì)因?yàn)橐恍┓蹓m的混合物不斷沖刷而導(dǎo)致較為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。特別是在彎頭的部分，因?yàn)闅饬饔锌赡軙?huì)在一側(cè)改變其流向，因此對(duì)于外側(cè)的磨損相對(duì)是較為嚴(yán)重的。針對(duì)以前我們采用的蝦米節(jié)離心澆鑄復(fù)合陶瓷管磨損嚴(yán)重的工況，而且部分已經(jīng)打了背包，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合陶瓷的微觀裂紋多，質(zhì)脆易碎，容易局部脫落失效，而且脫落后無(wú)法修補(bǔ)。后來(lái)結(jié)合我們老廠使用精城牌耐磨陶瓷管道的經(jīng)驗(yàn)，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α-Al2O3，燒結(jié)溫度高達(dá)1670℃，確保材料的品質(zhì)。從以往耐磨陶瓷管道實(shí)際的磨損情況來(lái)看，內(nèi)襯耐磨陶瓷的管道使用壽命是離心澆筑復(fù)合陶瓷管的5倍以上。所以特邀請(qǐng)湖南精城特瓷的專家團(tuán)隊(duì)到我司來(lái)現(xiàn)場(chǎng)勘察，解決輸灰管道易磨損的難題。

2 氣力輸灰管道內(nèi)襯耐磨陶瓷的結(jié)構(gòu)和性能

2.1 氣力輸灰管道內(nèi)襯耐磨陶瓷

輸灰管道內(nèi)襯耐磨陶瓷的技術(shù)是非常成熟的，首先耐磨陶瓷的材質(zhì)要過(guò)硬，例如精城牌鉻剛玉陶瓷，它的氧化鋁含量必須≥95%，經(jīng)100噸壓機(jī)干壓成型，洛氏硬度達(dá)HRA85，僅次于金剛石；耐磨陶瓷以配料中Al2O3的含量來(lái)分類(lèi)，Al2O3含量越高相應(yīng)性能越穩(wěn)定。如圖3所示。

2.2 氣力輸灰管道內(nèi)襯陶瓷的結(jié)構(gòu)

圖3 耐磨陶瓷輸灰管道

氣力輸灰管道中的彎頭鋼件分為兩類(lèi)，一類(lèi)是將短節(jié)直管對(duì)焊成一個(gè)蝦米節(jié)樣子的彎管；另一類(lèi)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(wú)縫鋼管，一體熱彎成型(非蝦米節(jié)對(duì)焊)，內(nèi)外光滑無(wú)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(huán)境是比較合理的。耐磨陶瓷的固定方式也有所優(yōu)化，內(nèi)襯固定方式由傳統(tǒng)的單純有機(jī)粘膠粘貼改為錯(cuò)位粘貼工藝，縫隙相互錯(cuò)開(kāi)，減少?gòu)目p隙磨穿的可能性，可靠性大大增強(qiáng)。

2.3 氣力輸灰管道內(nèi)襯陶瓷的優(yōu)點(diǎn)

(1)耐磨損：同等條件下，與離心澆鑄陶瓷、鑄石等內(nèi)襯相比，可延長(zhǎng)使用壽命5倍以上；

(2)耐腐蝕。內(nèi)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(yùn)行，一般在任何情況下都能夠滿足。

(4)內(nèi)外壁相對(duì)較為光滑，而且氣流較為通暢。一些相對(duì)較為光滑的表面，可以讓物料更加自由的通過(guò)，并且不會(huì)出現(xiàn)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(duì)更輕一些，搬運(yùn)起來(lái)更加便捷，安裝也更加簡(jiǎn)單。

(6)減少維護(hù)用工。耐磨性相對(duì)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(jié)省。

3 氣力輸灰管道的優(yōu)化

3.1 管道鋼件成型的優(yōu)化

我們以前使用的是離心澆筑復(fù)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(guò)渡不平整，留下磨穿隱患，妨礙物料輸送，降低設(shè)備使用壽命。

目前采用20#無(wú)縫鋼管，采用一體熱彎成型(非蝦米節(jié)對(duì)焊)，內(nèi)外光滑無(wú)毛刺，然后再用強(qiáng)力膠將耐磨陶瓷片錯(cuò)縫粘貼在彎管內(nèi)，經(jīng)固化后，形成堅(jiān)固的防磨層。

3.2 管道內(nèi)襯材料工藝的優(yōu)化

就以前采用離心澆筑的復(fù)合陶瓷管，微觀裂紋多，質(zhì)脆易碎，容易局部脫落失效，特別是對(duì)接處形成空洞，隱形缺陷突出。

現(xiàn)如今使用精城牌耐磨陶瓷片作為內(nèi)襯材料，優(yōu)點(diǎn)突出，耐磨陶瓷片本身硬度高，韌性強(qiáng)，很規(guī)則，每小塊之間用膠粘接，每一圈陶瓷片都進(jìn)行錯(cuò)位粘貼，做到無(wú)縫隙，杜絕瓷片間縫隙處被磨漏。管件之間的對(duì)接采用法蘭連接，便于安裝和更換，現(xiàn)已取得了良好的效果。

3.3 管道內(nèi)襯外觀的對(duì)比

如圖4所示，離心澆鑄彎管為直管焊接而成，強(qiáng)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(wú)縫隙，尤其背彎部分更平滑，更耐磨。

圖4 離心澆鑄彎管圖

圖5 無(wú)縫鋼管圖

從兩種管道的耐壓抗壓強(qiáng)度來(lái)對(duì)比，無(wú)縫鋼管一體熱彎成型后貼陶瓷的管道抗壓強(qiáng)度≥850MPa，離心澆鑄彎管的抗壓強(qiáng)度≤150MPa，由此可見(jiàn)，

4 氣力輸灰管道采用耐磨陶瓷內(nèi)襯管的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將精城牌氧化鋁耐磨陶瓷片用強(qiáng)力黏著劑將其按照一定的要求黏貼在比較熱的，并且相對(duì)比較彎的鋼管內(nèi)壁上面。在常溫狀態(tài)下可以將其固化，從而形成一層比較牢固的防摩擦的內(nèi)壁。每一圈的陶瓷都是使用特定的方式相互之間錯(cuò)位開(kāi)來(lái)，可以防止介質(zhì)流到直線的縫隙里，避免因?yàn)闈{液不斷的沖刷，這些直線的分析導(dǎo)致陶瓷脫落的情況發(fā)生。此管道內(nèi)外均為整體結(jié)構(gòu)，整體性能得到很大提升。

如圖6所示，此管道內(nèi)襯耐磨陶瓷的技術(shù)比較適合使用在各種不同的，工業(yè)磨損當(dāng)中，或是一些磨損相對(duì)較為顯著的，大型的機(jī)械設(shè)備上面，可以按照其具體需要的不同，來(lái)選擇類(lèi)型不一的產(chǎn)品。

圖6 氣力輸灰管道采用耐磨陶瓷內(nèi)襯管的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用圖

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氣力輸灰管道采用精城牌耐磨陶瓷片內(nèi)襯管道，耐磨損性能明顯提高，漏點(diǎn)大幅度減少，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐磨防腐的鮮明特點(diǎn)，工藝可靠，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)保等綜合性能方面，比我國(guó)現(xiàn)用的離心澆筑陶瓷復(fù)合管和其他合金管優(yōu)勢(shì)突出，是火電廠和化工廠輸灰系統(tǒng)管道最理想的選擇，值得我國(guó)各大工況企業(yè)的輸灰系統(tǒng)推廣應(yīng)用，這將大大減少停機(jī)檢修時(shí)間和檢修工作量，還可提高工廠環(huán)保指標(biāo)，同時(shí)有效避免了輸灰管道的磨損難題。