CN105316045B - 气化炉激冷环加工方法 - Google Patents

Abstract

气化炉激冷环加工方法，涉及一种水煤浆气化炉激冷环的加工方法。包括以下步骤：首先制作外环管（5）、腔座（1）、布水内环（3）和筒体（7），并固定连接腔座（1）、布水内环（3）和筒体（7），腔座（1）在布水内环（3）的上方开设有多个布水孔（8）；然后对外环管（5）内表面、布水内环（3）外表面以及布水内环（3）的出水口喷涂硬质合金材料，形成喷涂层；将外环管（5）切割为至少三段；外环管（5）套在布水内环（3）的径向内侧，将外环管（5）焊接在腔座（1）内圈上。提高激冷环的抗冲蚀性和使用寿命，减少了停车次数，克服以往停车检修、更换新激冷环造成的原材料消耗等浪费。

Description

气化炉激冷环加工方法

技术领域

本发明涉及一种水煤浆气化炉激冷环的加工方法。

背景技术

水煤浆气化炉采用全煤为气化原料，激冷水是含有气、液、固三相的介质流，其固体悬浮物和浊度较高，而且液相中含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、S^2-、CO₃ ^2-、NH₄ ⁺等多种离子，对激冷环形成较强地冲刷、磨损和腐蚀破坏，激冷环一旦发生泄漏，会导致激冷环挂渣、气化炉渣口或下降管堵塞，炉膛燃烧室压力升高，系统无法维持正常生产，气化炉被迫停炉处理。而目前进口激冷环的使用寿命只有5～6个月，严重影响水煤浆气化的连续性生产，增加气化装置能耗、物耗，而且激冷环一旦损坏只能报废，更换一个新的激冷环需要50万元，严重降低企业的经济效益和生产成本。发明人根据对大量旧激冷环使用后解体研究表明，其冲蚀损坏的部位主要表现为外环管管从内壁冲蚀泄漏；布水孔出口冲蚀变大；布水内环外壁冲蚀沟槽，最终导致激冷环泄漏或水分布不均匀而失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种提高激冷环耐冲蚀性和使用寿命的气化炉激冷环加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该气化炉激冷环加工方法，包括以下步骤：

步骤1，分别制作外环管、腔座、布水内环和筒体，并将制作好的腔座、布水内环和筒体固定连接，腔座设置在布水内环的上方开设有多个布水孔；

步骤2，在外环管内表面、布水内环外表面以及布水内环的出水口喷涂硬质合金材料，形成喷涂层；喷涂硬质合金材料有效提高外环管内壁、布水内环外表面以及布水孔出水口侧的硬度，提高抗冲蚀性，提高使用寿命；

将外环管切割为至少三段；外环管内侧直径要小于布水内环的内径，整个外环管是无法套装在布水内环的径向内侧的，将外环管切割后才能套在直径较大的布水内环径向内侧；

步骤3，外环管套在布水内环的径向内侧，将外环管焊接在腔座内圈上。

优选的，步骤2中所述喷涂采用超音速火焰喷涂，硬质合金材料为WC-12Co。超音速火焰喷涂能够使喷涂层与母材的结合效果好，提高喷涂层的结合强度和稳定性。

优选的，步骤2中所述喷涂层厚度为0.3～0.4mm，空隙率＜1％。试验发现喷涂层厚度小于0.3mm耐磨性差，使用寿命不足，而喷涂层厚度大于0.4mm后结合强度不足，喷涂层容易脱落，空隙率＜1％保证喷涂层的致密性，提高喷涂层的耐磨强度。

优选的，所述布水孔与腔座的径向具有20～30°斜角，步骤2中切割外环管的切割缝角度与布水孔的斜角相同。激冷水经过布水孔倾斜进入环腔内，激冷水冲击到外环管内壁后形成涡流，这样就能够避免有的布水孔堵塞后筒体上对应的部位没有激冷水流出，工作非常可靠，切割缝的角度与的斜角相同，激冷水从布水孔出来的角度与切割缝的角度相同，能够有效降低激冷水对切割缝的冲蚀，提高外环管的使用寿命。

优选的，所述外环管三等分线切割。激冷水对切割缝的冲蚀相对外环管其他部位更加严重，所以切割缝的数量越少越好；外环管内表面形成喷涂层，硬度非常大，普通工具难以切割，采用线切割加工方便，而且加工精度高。

优选的，步骤3中在将外环管焊接在腔座内圈上之前，对外环管与筒体内壁进行定位，加工多个厚度为8.9mm的定位铁块，将定位铁块均匀点焊在筒体内壁上，外环管的下侧出水口压紧固定在定位铁块上，焊接完成后将定位铁块从筒体内壁移除。外环管与筒体内壁的环隙为8.9mm，这样就决定了水膜的厚度，定位铁块能够充分保证外环管与腔座内圈的间距，保证焊接时外环管不会发生位移，提高加工精度。

优选的，步骤3中将外环管焊接在腔座内圈上的过程中对外环管内表面的喷涂层进行冷却降温，使喷涂层温度小于150℃。对喷涂层冷却降温能够防止焊接时高温使喷涂层脱落，提高喷涂层的稳定性。

优选的，对接外环管与腔座内圈进行焊接，采用段焊和分层焊的焊接方法。对接焊接相对于搭接焊结构更牢固，段焊和分层焊能够在保证质量的前提下最大限度减少局部热量和热变形量，有效防止喷涂层脱落，提高外环管的精度，提高使用寿命；焊条采用ERNiCr-3焊条，焊接强度高，使用寿命长。

与现有技术相比，该气化炉激冷环加工方法的上述技术方案所具有的有益效果是：

1、喷涂硬质合金材料有效提高外环管内壁、布水内环外表面以及布水孔出水口侧的硬度，提高激冷环的抗冲蚀性和使用寿命，减少了停车次数，克服以往停车检修、更换新激冷环造成的原材料消耗等浪费，为企业带来非常大的经济效益，具有巨大的实用价值。

2、利用该气化炉激冷环加工方法能够对废旧激冷环进行修复，而且经过试验使用寿命超过原有进口激冷环的寿命，工作非常可靠，克服以往废旧激冷环报废所造成的巨大浪费，实现废旧回收利用。

3、所述布水孔与腔座的径向具有20～30°斜角，步骤2中切割外环管的切割缝角度与布水孔的斜角相同。激冷水经过布水孔倾斜进入环腔内，激冷水冲击到外环管内壁后形成涡流，这样就能够避免有的布水孔堵塞后筒体上对应的部位没有激冷水流出，工作非常可靠，同时减小激冷水对外环管内壁的冲蚀，提高外环管的使用寿命，外环管切割缝的角度与的斜角相同，激冷水从布水孔出来的角度与切割缝的角度相同，能够有效降低激冷水对切割缝的冲蚀，提高外环管的使用寿命。

附图说明

图1为激冷环的结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大示意图。

图3为图1中B-B处的剖视图。

其中：1、腔座 2、激冷水室 3、布水内环 4、环腔 5、外环管 6、进水管 7、筒体 8、布水孔。

具体实施方式

图1~3是本发明气化炉激冷环加工方法的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。

实施例1

参照图1～3，该气化炉激冷环加工方法，包括以下步骤：步骤1，制作外环管5、腔座1、布水内环3和筒体7，并固定连接腔座1、布水内环3和筒体7，腔座1下部在筒体7的圆周外侧开设有激冷水室2，四个进水管6均匀固定在腔座1下侧并连通激冷水室2，腔座1在布水内环3的上方开设有36个Φ14mm的布水孔8，布水孔8与腔座1的径向具有24º斜角，激冷水经过布水孔8进入环腔4内，激冷水冲击到外环管5内壁后形成涡流，这样就能够避免有的布水孔8堵塞后筒体7上对应的部位没有激冷水流出，工作非常可靠，36个Φ14mm布水孔能有效地增加了布水的均匀度。

步骤2，在组装外环管5之前，采用超音速火焰喷涂设备，对外环管5内表面、布水内环3外表面以及布水内环3的出水口喷涂硬质合金材料，形成喷涂层，超音速火焰喷涂的亲和力好，结合牢固，喷涂硬质合金材料有效提高外环管5内壁、布水内环3外表面以及布水孔8出水口侧的硬度，提高抗冲蚀性，提高使用寿命。较佳的硬质合金材料采用WC-12Co（碳化钨合金），其硬度高，耐冲蚀，喷涂层厚度为0.3～0.4mm、结合强度≥70Mpa、空隙率＜1％、表面硬度HB≥360。

参照图3，将外环管5用线切割为等分的三段，切割缝的角度与布水孔8的斜角相同，外环管5要固定在布水内环3的外侧，而外环管5下侧出水口与腔座1内壁的间隔只有8.9mm，小于布水内环3的直径，所以整体的外环管5是没办法安装的，所以需要将外环管5切割然后再分段固定在腔座1内圈，而且至少要三段，激冷水对切割缝的冲蚀相对外环管5其他位置要更严重，所以切割缝越少越好，所以本发明采用三等分外环管5，三等分对称结构，激冷水分布更加均匀。因为外环管5内表面喷涂了WC-12Co硬质合金材料，形成喷涂层，硬度非常大，普通工具难以切割，采用线切割加工方便，而且加工精度高，激冷水从布水孔8出来后对外环管5的内壁形成冲刷，切割缝的角度与布水孔8的斜角相同，激冷水从布水孔8出来的角度与切割缝的角度相同，能够有效降低激冷水对切割缝的冲蚀，提高外环管5的使用寿命。较佳的，在喷涂以后切割外环管5，是因为对外环管5整体喷涂效果更好，而且喷涂所用的材料少，当然也可以先切割外环管5，然后喷涂硬质合金材料。

步骤3，对接各段外环管5，外环管5下侧与筒体7内壁定位固定，将外环管5上侧焊接在腔座1内圈上；

外环管5下侧与筒体7内壁的环隙决定了水膜的厚度，所以必须严格定位，外环管5与筒体7内壁定位固定的方法是先加工多个厚度为8.9mm的定位铁块，将定位铁块均匀点焊在筒体7内壁上，外环管5的下侧出水口压紧固定在定位铁块上，保证焊接时外环管5不会发生位移，提高加工精度。

对接外环管5与腔座1内圈，用ERNiCr-3（镍铬铁合金）焊条同时采用段焊和分层焊将外环管5焊接在腔座1上，焊接工艺性能，焊接牢固，段焊、分层焊能够在保证质量的前提下最大限度减少局部热量和热变形量，有效防止防止喷涂层脱落，提高外环管5的精度，提高使用寿命，本方法中的分层焊分3～5层焊接，每层焊1mm，每层焊完冷却后再进行下一次焊接。同时在焊接外环管5的过程中需要对外环管5内壁的喷涂层进行水冷和/或风冷方式降温，防止喷涂层局部瞬间温度超过100～150℃，避免喷涂层因高温变形脱落。

步骤4，利用工业消防水进行激冷环水分布试验，检验水分布效果。

通过对外环管5内表面、布水内环3外表面以及布水内环3的出水口喷涂硬质合金材料，形成喷涂层，有效提高外环管5内壁、布水内环3外表面以及布水孔8出水口侧的硬度，提高抗冲蚀性，延长激冷环6个月的使用寿命，能够有效减少因更换激冷环停车检修费用、停车所造成的原材料消耗费用，具有极大的实用价值。

实施例2

该气化炉激冷环加工方法，还可以应用与对废旧激冷环的修复，包括以下步骤：

步骤1，将原有外环管5从腔座1内圈切除，原有外环管5内壁被冲蚀损坏，而且外环管5也阻碍了对布水孔8出水口以及布水内环3的修复。利用原有腔座1、布水内环3和筒体7，并制作一个新的外环管5。

其他步骤同实施例1中的步骤2～4，实现对废旧激冷环的修复。

采用该气化炉激冷环加工方法修复的两台激冷环已经分别运行11个月、8个月，仍然正常运行，效果良好，激冷环的使用寿命已经超过了新激冷环的使用寿命一倍，充分说明采用该气化炉激冷环加工方法修复的激冷环工作可靠，仅节省一个新激冷环的费用就有35万元，而且可以减少停车次数，从而减少停车检修费用、停车所造成的原材料消耗费用，具有极大的实用价值。

喷涂还可以采用纳米喷涂；焊接外环管5可以采用段焊、对焊、分层焊中的一种或两种，当然也可以采用慢速连焊，并对焊缝采取风冷或水冷降温，焊接外环管5时还可以采用ERNiCu-7（镍铜合金焊丝）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种气化炉激冷环加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，分别制作外环管（5）、腔座（1）、布水内环（3）和筒体（7），并将制作好的腔座（1）、布水内环（3）和筒体（7）固定连接，腔座（1）设置在布水内环（3）的上方开设有多个布水孔（8）；所述布水孔（8）与腔座（1）的径向具有20～30°斜角；

步骤2，在外环管（5）内表面、布水内环（3）外表面以及布水内环（3）的出水口喷涂硬质合金材料，形成喷涂层，喷涂层厚度为0.3～0.4mm，空隙率＜1％；

将外环管（5）切割为至少三段；切割外环管（5）的切割缝角度与布水孔（8）的斜角相同；

步骤3，外环管（5）套在布水内环（3）的径向方向上，外环管（5）位于腔座（1）内侧，将外环管（5）焊接在腔座（1）内圈上；对接外环管（5）与腔座（1）内圈，用ERNiCr-3焊条同时采用段焊和分层焊将外环管（5）焊接在腔座（1）上，分层焊分3～5层焊接，每层焊1mm，每层焊完冷却后再进行下一次焊接。

2.根据权利要求1所述的气化炉激冷环加工方法，其特征在于：步骤2中所述喷涂采用超音速火焰喷涂，硬质合金材料为WC-12Co。

3.根据权利要求1所述的气化炉激冷环加工方法，其特征在于：所述外环管（5）三等分线切割。

4.根据权利要求1所述的气化炉激冷环加工方法，其特征在于：步骤3中在将外环管（5）焊接在腔座（1）内圈上之前，对外环管（5）与筒体（7）内壁进行定位，加工多个厚度为8.9mm的定位铁块，将定位铁块均匀点焊在筒体（7）内壁上，外环管（5）的下侧出水口压紧固定在定位铁块上，焊接完成后将定位铁块从筒体（7）内壁移除。

5.根据权利要求1或4所述的气化炉激冷环加工方法，其特征在于：步骤3中将外环管（5）焊接在腔座（1）内圈上的过程中对外环管（5）内表面的喷涂层进行冷却降温，使喷涂层温度小于150℃。