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1、水煤浆气化炉工艺烧嘴作者/来源：刘孝弟（北京航天动力研究所，北京100076）日期:2005-9-161水煤浆气化炉工艺烧嘴简要描述1.1烧嘴技术性能、参数北京航天动力研究所是从事液体火箭发动机研究的科研单位。 从1984年军转民以来，利用多年来军品技术上的优势，开发了大 量新产品、新技术用于工业生产，水煤浆气化炉的工艺烧嘴就是其 中的一项。典型的水煤浆气化炉工艺烧嘴结构及尺寸如图1所示。1995年，我所与上海焦化有限公司合作，将工艺烧嘴国产化， 取得了成功。第一批国产化烧嘴共三台总成，三套喷嘴备件及三套 冷却水盘管。1998年4月开始投用，其使用寿命与进口产品相当， 燃烧所产生的气体成分亦相
2、当。同年6月2日、3日对国产烧嘴和 进口烧嘴分别进行了燃气成分测定，结果见表1、2。图1典型气化炉工艺烧嘴结构及尺寸表1我所的烧嘴使用在4#炉上的参数(IV%“/E/*比珠jft恨风血?WN2 H3 n：H3 B1 U3 IIMlJ H2 II3 n2 H，廿2 H3 B7： 00L417.4S6.3心4&G.2C.2M站341.2I#IQ5?S9： O1n.h180x2g15.S心-3o.iG.2JSJ35J+4t邮n： mIS17. J0.245.015.T0.204W JJ4J1.3.SLCH照12: 30IX s)7-30.2g45,246fl-20.1JS-3JS.31.61.010
3、464成00Lt17,20.2Qr246,245.80.20,2K圾3敦。l.lKM7S17； 0017.517.5d.20.2E板40.2gH.SW.1口1.510412博：俯17.51捧C.20.2E45.!0.20.2W.2351).410515X: ”心04g45-4*5$0 ；0-JJS-队61 JJ*EO46J株0016 $It3QJQ245,445.30.20,J*3$ 7I rJ1.310320k WI7S17J耽1flr；44,Q4J4OJ0.2W-S戚71,81.7m马3： 00I7r817.SQ.2Q.2心45.20.20,2心J5.S1 r1l.lSj w17.417.
4、 JQ.la.246.14?,70.20.235-13J.2L.l1.2toiss争埠PJ口.3Q,245.6板，0.235J7.46i.JTJ!M65 im?L50.24$. 55C.2戎暗51J2lW7t表2国外进口烧嘴使用在1#炉上的参数2 II2 H3112 H1 H2 11JU2 U.jn2 HJ II2 R 3H器MIS.419.32A.2心.5*0,t0.3M,6-55.：生惜活20.2u.zXJ.443.20,30,234.7M.：k7心理11： 00!8J19.0.2U.I皿G4m.0.20,235.1J5.21.2036112- 00iQ.O0.：E0.10.253.235
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6、CO+H2）成分上稍高于进口烧嘴。2004年我所乂为该公司提供 3台总成烧嘴。1998年为陕西渭河化肥厂提供2台国产化烧嘴，其烧嘴操作 压力较上海焦化有限公司的为高（上海焦化有限公司总成设计压力 为4.32MPa，渭化为6.9MPa）。年底投入使用，寿命和燃气有效气 体成分与进口烧嘴相当。1999年乂为渭化改造两台烧嘴，喷嘴头部和部分零件为进口 元件，其余为我所完善，使用表明，其效果、寿命与国外相当。只 是中心氧偏高（约15%），希望降为12%，后由渭化自行解决。2003 年乂为渭化提供一台烧嘴作为备件。2005年，在渭化双甲项目中，我们乂为他们设计了两台大流 量烧嘴及4套备件。2001年与安
7、徽淮化集团合作，将两台工艺烧嘴进行国产化改造， 次年投入使用，情况良好，使用寿命和性能与进口原烧嘴相一致。2002年乂为淮化提供备用外烧嘴5件，冷却套管5套。2003年乂签订合同，提供5件外烧嘴，2件中烧嘴。2004年和2005年为山东华鲁恒升公司分别提供12台和6台 烧嘴，其中B、C炉共10台烧嘴，已正常开车，参数已达到工艺指 标，A炉属于四喷嘴对冲形式，目前正在试验。2003年及2004年，我们为山西丰喜集团和陕西神木化工有限 公司分别提供了 3套烧嘴和6套烧嘴及大量的备件。1.2烧嘴设计、加工烧嘴的工艺参数如水煤浆浓度、水煤浆流量、操作压力、操作 温度，氧气的流量、操作压力、操作温度，冷
8、却水流量等均在气化 炉设计时选定。制造方就是要根据工艺要求，根据烧嘴的总体要求， 设计喷头的具体结构形式，设计烧嘴的总成方案，选择合理的材质 和生产工艺来保证在生产工艺条件下，烧嘴的性能达到要求。烧嘴的总体尺寸一般由设计院完成，材料和主要儿何尺寸一般 均已确定，制作方需要选取合理的成型工艺及加工工艺，特别是喷 头的定位、焊接成型方式、焊接工艺等，需要制作方制定，满足图 纸的总体要求及烧嘴的总体参数。同时我们也可以根据气化炉的总 体参数进行有关的热力计算，确定烧嘴的结构尺寸，进行烧嘴的总 体设计和具体结构设计。陕西神木化学工业有限公司及陕西渭河化 肥厂双甲项目与我们合作采用的就是这种方式。在工艺
9、烧嘴加工过程中，需解决好以下儿个技术问题。（1）焊接工艺。焊接是重要的工序。焊接材料、焊接预热温度、焊接速度、氩气的保护、工艺规范、坡口型式等都要与所焊材 质相匹配。（2）相同材质间和不同材质间的焊接应采用不同的工艺规范。（3）供料管的直线度及与喷头焊接后的直线度是保证喷头定 位块发挥作用的关键，只有这些条件具备，才能满足烧嘴各个喷头 之间的同心度。（4）为保证烧嘴总成的性能，需要制作专用工装，进行烧嘴 的最终组装，保证烧嘴的所有对外连接尺寸完全满足设计要求及气 化炉现场的配管要求，同时保证烧嘴的完全互换性。1.3烧嘴的检验烧嘴加工完成后，除所有焊缝需要进行完整的射线探伤外，还 需要对组装后的
10、烧嘴总成进行水压试验和气密性试验，以验证焊接 的强度和组装的密封性能。（1）水压试验为停止点。水压试验前所有工序必须已经完工 且检验合格。各种资料齐全后，由检验人员开具试压通知单。（2）水压试验和气密性试验按我公司压力容器耐压试验和 气密性试验通用工艺规程进行，以综合检查气化炉烧嘴的强度和 密封性能。（3）气化炉烧嘴制造过程中水压试验用水的氯离子含量均不得 大于25mg/L，试验前应有水质化验报告。(4) 气密性试验在水压试验合格后进行，由于试验压力较高， 试验前应制定安全措施。(5) 具体试验按以下过程进行。水压试验：在专用试验台上进行，试验前须制作一套专用工艺 烧嘴实验工装。此工装将烧嘴头
11、部密封在一个能承受高压的容器 中，模拟出与气化炉对接的状态。水试时，先行灌水，将烧嘴中的空气排除干净，然后加压，当 压力升至额定操作压力时，先稳定5min，检查有无渗漏，若一切 正常，则继续升压至要求的水试压力，保持5min，若无渗漏，则 视为合格。气密试验：气密试验必须在水压试验合格后进行，气密试验程序 基本上和水压试验相同，只是气密试验压力等于正常操作压力。气密试验在专用防爆间进行，通过防爆玻璃观察窗观察。当试 验压力达到要求值时，保持10min，若有渗漏，则采取措施。若一 切正常，则适当降压后，检查各密封件和焊缝处气密情况。1.4后续化学处理(1) 酸洗钝化前应编制详细的酸洗钝化方案。所
12、有不锈钢表 面应进行酸洗钝化处理，处理方案按照军品火箭发动机氧气管路的 清洗程序，确保管路的洁净，即：烧嘴内表面采用三氯己烷清洗、 设备外表面采用钝化膏方法。(2) 气化炉烧嘴酸洗钝化工艺流程：水冲洗一碱洗一水冲洗 f酸洗f水冲洗f钝化f水冲洗f吹扫。按HG/T2387-92工业设 备化学清洗质量标准的规定检查钝化效果及水冲洗后钝化液残留 量。(3) 酸洗钝化结束，用干燥、洁净的氮气吹干，并检查，确 信内外部洁净后，用塑料膜包扎法兰口及喷嘴端部，防止氧气通道 被油脂或其他脏物污染。1.5烧嘴加工执行标准及技术保证条件1.5.1执彳亍标准(1) GB150-1998钢制压力容器(2) HG205
13、84-1998钢制化工容器制造技术要求(3) GB/T12771-1991输送流体用不锈钢焊接钢管(4) JB4728-2000压力容器用不锈钢锻件(5) JB4730-94压力容器无损检测(6) JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定(7) JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程(8) HG/T2387-92工业设备化学清洗质量标准(9) JB2536-80压力容器油漆、包装和运输(10) 买方提供的制造图纸、合同条款及其他技术要求等(11) 制造厂标准以上标准如有更新，制造检验标准按本合同签订时已颁布的最 新版本执亍。1.5.2技术保证条件(1)气化炉工艺烧嘴设备的主要元件所选用的板材、合金钢管 及其锻件提供材料制造厂的材质单，制造前对以上材料进行化学成 分分析复验或认可，确认与材质单无误后方可施工。(2 )严格按生产厂家企业标准和制造质保体系进行制造和验 收。(3) 喷嘴加工时必须严格按图纸和工艺
