一種外掛防護層冷卻水夾套結構的製作方法

2023-10-11 19:28:09 3

專利名稱：一種外掛防護層冷卻水夾套結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於煤化工領域，涉及ー種外掛防護層冷卻水夾套結構。
背景技術：
目前，煤化工行業發展勢頭迅猛，從氣化原材料物理形態分類，以乾粉氣化爐、水煤漿氣化為代表的等多種新型氣化爐型先後投入使用，正日益主導著我國煤化工エ業的技術格局。在這些類型的氣化技術系統裡，燒嘴是將物料輸送進氣化爐爐膛並創造有利於高效氣化反應所需流動場的核心設備，歷來受到設備設計和維護人員的高度重視。燒嘴頭部工作環境十分惡劣，具有體現在以下三個方面環境溫度高。現在氣化爐基本工作在高溫(氣化溫度彡1500°C )環境下，因煤粉品質在工程上難以實現足夠的一致性，導致燒嘴頭部的局部富氧環境複雜，在燒嘴頭部冷卻水套這些部位溫度甚至可達到1800°C以上；在燒嘴頭部冷卻夾套上，其輻射端面部處於高速顆粒衝刷環境中。高速噴射的反應物料氣流(平均射速為)在燒嘴安裝罩擴ロ部位形成多個強カ回流區域，卷帶著煤粉顆粒等小體積物體對燒嘴的端面形成連續、反覆的衝刷效應；在燒嘴冷卻水夾套端面，普遍存在著因交變溫度梯度引起的應カ梯度，進而在冷卻水夾套等存在過渡唇ロ的尖鋭部位(如圖3. I和圖3. 2所示)形成環狀應力集中區域。惡劣的工作環境對燒嘴的工程壽命構成嚴重影響I.因為煤粉品質的穩定性難以達到一致，在設定的氧煤比條件下，燒嘴ロ部就不可避免地出現局部富氧區，此時燃燒過程中會產生極高溫部位，超過材料抗溫極限，對燒嘴頭部形成直接燒蝕破壞；2.高溫下多種顆粒長期反覆衝刷導致了輻射面在一定時間後出現分布不均的點蝕坑，構成進ー步破壞的應力集中點；3.高溫環境下，由於燒嘴輻射端冷卻面和高溫面存在一定的溫度梯度，而溫度梯度引發的應力梯度在一定工作時間後必然導致應カ疲勞，此時金屬晶間失效的發生難以避免。金屬冶煉加工過程中無法避免的微小局部晶體缺陷以及顆粒衝刷導致的點蝕坑都將加速金屬表面的破壞，最終形成穿透型破損ロ ；4.在燒嘴唇ロ尖鋭部位，是應カ十分集中的部位。在燒嘴特殊工作環境中所產生的各種破壞誘因作用下，此環形部位極易造成熱應カ疲勞而發展形成多條放射性裂紋。考慮到因燒嘴冷卻水夾套端面破壞引發的故障引發停爐將導致巨大的經濟損失，因此，採用多種輔助技術改進這些工作面使用壽命已是行業裡高度關注和持續著カ改進的方向。一般來說，製造商採用的手段不外乎以下三種I.在頭部水冷段一般採取耐腐蝕、抗高溫氧化的Inconel系列材料製造，配合水冷套內部環形高壓水冷卻技木，以最大限度實現燒嘴的長期使用；2.特殊固溶熱處理工藝(消除端面加工應力，優化金屬晶間結構性能提高抗燒蝕抗氧化性能);[0014]3.表面噴塗エ藝，在表面噴塗ー層氧化鋯等抗高溫材料。然而，在實踐中，以上主要的通用手段均未達到理想的效果，與當前煤化工用戶的心理期待相差甚遠。由於煤燒嘴所處的客觀存在的惡劣工作環境，無論是特種材料選型還是熱處理工藝的選擇，僅僅是滿足使用的最基本條件而已；而在表面簡單地噴塗的各種特種抗蝕材料因為噴塗深度淺(一般為微米級)，結合強度(附著力)比較差等，在工程實踐中也早被證明無法根本解決普遍的使用壽命偏短的問題。煤化工工程界亟 待ー種簡便、有效的工程手段來大幅度延長煤燒嘴冷卻水套使用壽命的問題。

實用新型內容針對現有技術的缺陷，本實用新型的目的是提供一種外掛防護層冷卻水夾套結構，該結構全面提升了現有煤燒嘴高溫端的抗燒蝕、抗氧化等級，大幅度延長了燒嘴大修周期，給受制於煤燒嘴大修壽命的煤化工生產效益帶來了簡便、高效的提升手段。本實用新型的技術方案如下本實用新型提供了一種外掛防護層冷卻水夾套結構，該結構包括冷卻水夾套、防護套和連接套，防護套通過連接套外掛於冷卻水夾套的外端面，冷卻水夾套和防護套固定連接。所述的固定連接是以定位環連接。所述的冷卻水夾套和防護套之間設有間距Imm的溫度膨脹間隙。所述的防護套的材質為碳化矽或氮化矽。所述的防護套的內表面設有多條向心的導流槽或者環形均布的小孔。所述的防護套的外表面拋光或者磨光。所述的連接套材料為高溫合金材料。所述的冷卻水夾套的內ロ沿邊設有延伸引導噴管部位，有效控制應カ集中位置處產生熱應カ疲勞裂紋。所述的冷卻水夾套的材質是高溫鎳基Inconel718材料。本實用新型同現有技術相比，具有以下優點和有益效果I、本實用新型外掛的碳-碳材料防護套採用近乎貼壁的環形設計，不對煤粉/煤漿的霧化角的產生任何幹擾影響，不影響氣化燃燒的流動特性，與多種規格和形式的氣化爐用燒嘴頭部結構均可實現有效兼容。2、本實用新型帶外掛防護層的冷卻水夾套結構總成中，新設計的冷卻水夾套以延伸後的引導端結構取代原始的導流唇ロ設計，這樣，在高溫環境下，原來唇ロ銳角處的集中應カ可以有效向延伸的自由端釋放，大大延緩了原來唇ロ處因應力而導致的徑向裂紋的發生。3、本實用新型帶外掛防護層的冷卻水夾套結構總成，將暴露在高溫、高蝕環境中的Inconel鋼製部件有效隔離，而流入夾層的少量平衡爐氣因為夾層的高阻力，其對金屬表面的衝刷動力幾乎忽略不計，對金屬外殼的燒蝕破壞作用被降到最低，為採用鋼製的冷卻夾套營造了長期穩定工作的局部環境。4、本實用新型外掛防護層冷卻水夾套結構採用一種採用全新外掛式抗燒蝕環形結構輔助外殼對原先暴露在爐膛環境中的燒嘴頭部冷卻水夾套實施隔離，它全面提升了現有氣化爐幹煤粉燒嘴和水煤漿燒嘴冷卻水高溫端面的抗燒蝕、抗氧化性能，大幅度延長了燒嘴的使用壽命，給受制於煤燒嘴大修壽命的煤化工生產效益帶來了簡便、高效的提升手段。

圖I是本實用新型實施例的外掛防護層冷卻水夾套結構示意圖。圖2是本實用新型的防護套上設有導流槽的結構示意圖。圖3是本實用新型的防護套上設有環形均布的小孔的結構示意圖。其中1為冷卻水夾套,2為防護套,3為連接套。
具體實施方式
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以下結合附圖所示實施例對本實用新型作進ー步的說明。實施例如圖I所示，圖I是本實用新型實施例的外掛防護層冷卻水夾套結構示意圖。一種外掛防護層冷卻水夾套結構，該結構包括冷卻水夾套I、防護套2和連接套3，防護套2通過連接套3外掛於冷卻水夾套I的外端面，冷卻水夾套I和防護套2以定位環固定連接。冷卻水夾套I和防護套2之間設有間距Imm的溫度膨脹間隙。如圖2和圖3所示，圖2是本實用新型的防護套上設有導流槽的結構示意圖；圖3是本實用新型的防護套上設有環形均布的小孔的結構示意圖。防護套2的材質為碳化矽或氮化矽，在防護套2的內表面設有多條向心的導流槽或者環形均布的小孔，防護套2的外表面拋光或者磨光。該結構採用壓注燒結成型，外形可以進行機加工成型。防護套2的內側接觸的是高溫、高壓、腐蝕性的氣體，外側接觸的是高溫、高壓、腐蝕和粉顆粒衝擊的空間環境。連接套3材料為高溫合金材料。冷卻水夾套I的內ロ沿邊設有延伸引導噴管部位，有效控制應カ集中位置處產生熱應カ疲勞裂紋；冷卻水夾套I的材質是高溫鎳基Inconel718材料。連接套3採用的是水夾套外壁相同材料，主要是將碳-碳材料防護套2固定在冷卻水夾套上，通過碳-碳材料防護套2的外沿臺階和連接套3內沿臺階相卡，連接套3的另外一邊採用點焊在水夾套外壁，如圖I所示。在安裝連接套3時，一定要保證冷卻水夾套I和碳-碳材料防護套2之間留有Imm間隙餘量。總結PBS_1型帶外掛防護層的冷卻水夾套結構總成，沿用積極、簡潔的工程設計思路，合理採用物理防護手段，對原先冷卻水套結構件在工程應用中易於誘發破壞的薄弱環節，做到最大限度的彌補。相比於舊結構，PBS-I在熱態運行中達到了顯著的延壽效果，實際使用壽命可以達到原先三倍以上。由於本結構的碳-碳材料外殼為外掛型，當該部件完全被消耗掉時，可以直接獨立更換，而合金製造的核心部件冷卻水夾套等可以保留繼續使用，從而進ー步提升了設備經濟性，給設備維護帶來諸多便利，其推廣使用必將給方興未艾的煤化工行業帶來直接而顯著的經濟效益。上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用本實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限於上述實施例，本領域技術人員根據本實用新型的掲示，不脫離本實用新型範疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護範圍之內。·
權利要求1.一種外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於該結構包括冷卻水夾套(I)、防護套(2)和連接套(3)，防護套(2)通過連接套(3)外掛於冷卻水夾套(I)的外端面，冷卻水夾套(I)和防護套(2)固定連接。
2.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的固定連接是以定位環連接。
3.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的冷卻水夾套(I)和防護套(2)之間設有間距Imm的溫度膨脹間隙。
4.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的防護套(2)的材質為碳化矽或氮化矽。
5.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的防護套(2)的內表面設有多條向心的導流槽或者環形均布的小孔。
6.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的防護套(2)的外表面拋光或者磨光。
7.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的連接套(3)材料為高溫合金材料。
8.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的冷卻水夾套(I)的內口沿邊設有延伸引導噴管部位。
9.根據權利要求I所述的外掛防護層冷卻水夾套結構，其特徵在於所述的冷卻水夾套(I)的材質是高溫鎳基Inconel718材料。
專利摘要本實用新型屬於煤化工領域，公開了一種外掛防護層冷卻水夾套結構，該結構包括冷卻水夾套(1)、防護套(2)和連接套(3)，防護套(2)通過連接套(3)外掛於冷卻水夾套(1)的外端面，冷卻水夾套(1)和防護套(2)固定連接。本實用新型帶外掛防護層的冷卻水夾套結構總成中，新設計的冷卻水夾套以延伸後的引導端結構取代原始的導流唇口設計，這樣，在高溫環境下，原來唇口銳角處的集中應力可以有效向延伸的自由端釋放，大大延緩了原來唇口處因應力而導致的徑向裂紋的發生。
文檔編號C10J3/74GK202754964SQ20122028995
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者秦華聖, 張雲兵, 張斌 申請人:剩沅能源設備(上海)有限公司