德士古氣化爐工藝燒嘴損壞原因分析

科學(xué)技術(shù)德士古氣化爐工藝燒嘴損壞原因分析郭立國呂文學(xué)楊貴林大慶石化公司化工二廠(chǎng)丁辛醇車(chē)間黑龍江大慶163000[摘要]本文對德士古氣化爐工藝燒嘴的損壞原因進(jìn)行了分析，并提出了避免工藝燒嘴損壞的措施，提高氣化爐工藝燒莆的運行周期[關(guān)鍵詞]工藝燒嘴鈷基合金高溫合金 壓差殘碳1.概述量等因素有關(guān)。有機物積垢主要為渣油在高溫下形成的聚合物或縮聚1.1燒嘴情況物。聚合物是由渣油中烴類(lèi)溶解的微量氧引發(fā)的，發(fā)生氧化鏈反應生造氣裝置采用德士古專(zhuān)利技術(shù)，利用重油不完全氧化法生產(chǎn)合成成的， 渣油中的金屬離子又能加速鏈增長(cháng)，反應生成的聚合物粘在一氣。其原理是將重油、蒸汽、氧氣按-定的比例混合， 通過(guò)氣化爐頂起， 沉積在金屬表面上形成積垢。的特殊設備一工藝燒嘴噴入高溫氣化爐內進(jìn)行快速 不完全氧化發(fā)應，(2)溫度對結垢的影響生產(chǎn)由H2和CO為主要成分的合成氣。工藝燒嘴是造氣流程中的關(guān)鍵渣油高溫”下結垢行為可以看作是一個(gè)復雜的連串反應，溫度越高部件，是德士古專(zhuān)利的一個(gè)組成部分。1986年開(kāi)工時(shí)， 直接由國外引結垢越嚴重, 而且當超過(guò)一-定溫度時(shí)，結垢速度加快。進(jìn)的共有三臺，位號分別為1401A/1401B/1401C. 1987年又委托哈爾濱(3)渣油流量對結垢的影響濱江電器廠(chǎng)測繪并仿制了四臺?，F共有工藝燒嘴1401A/B/CIDIEIF/H共渣油流量越小，在積垢管道內經(jīng)歷高溫的時(shí)間越長(cháng)，結垢越嚴臺。重。車(chē)間曾多次經(jīng)歷化-來(lái)重油流量不足的現象，這很容易引起燒嘴1.2燒嘴結構簡(jiǎn)介:的結垢。內芯頭端部堆焊Selite 6鈷基合金:內芯頭體部材質(zhì)為nconel 600(4)雜質(zhì)的影響鎳基合金;內芯桿材質(zhì)2520合金。重油中的灰分、金屬含量、殘碳、水分等的指標以及密度.粘工藝燒嘴的重油蒸汽環(huán)形通道間除為8.5mm,經(jīng)過(guò)縮徑段變徑之度等如果不符合相關(guān)的設計要求都會(huì )引起燒嘴內部堵塞現象的發(fā)生。后間隙縮小，至燒嘴頭處間隙僅為4.3土0.25mm。車(chē)間曾對金屬含量進(jìn)行了監測，金屬中的鐵、鈉、鈣、鎳等會(huì )與重油中的聚合物等發(fā)生氧化反應形成高熔點(diǎn)的氧化物析出粘結在燒嘴內壁2.燒囑損壞經(jīng)過(guò)2005年6月29日，造氣爐碳洗塔間壓差PDR4133值為0.8Mpa,上，從而堵塞燒嘴通道。在對金屬含量的分析中，我們發(fā)現重油中的高于正常壓差值0.7Mpa,至8月12日壓差PDR4133從0.8Mpa上漲到金屬含量都很少， 原料重油中的金屬含量不會(huì )對燒嘴的運行產(chǎn)生影1.15Mpa左右，并且呈上漲趨勢。.相關(guān)不正常的現象為:(5)蒸汽流量的影響1)氣化爐重油泵3202出口壓力升高，從原來(lái)的3.8Mpa左右，升氣化反應中蒸汽的作用是非常重要的，加入蒸氣會(huì )大大降低原料高到43Mpa左右。油的粘度，霧化原料油，使氣化反應完全。適當加入蒸氣可增加火焰2)入氣化爐蒸汽量逐漸降低。長(cháng)度，使黑區增長(cháng)，熱點(diǎn)下移,降低燒嘴的溫度,保護燒嘴。當蒸汽3)從7月初發(fā)現壓差高開(kāi)始，至8月12日檢修前，壓差變化有反流量減小時(shí)，就會(huì )因蒸汽量的減小造成燒嘴頭部的損壞。復增高的趨勢。當入爐壓差高到- -定程度時(shí)，突然下降至0.8Mpa左3.2燒嘴質(zhì)量問(wèn)題右，隨后又出現逐漸升高趨勢，如此反復共3次。將損壞的燒嘴內芯取出進(jìn)行光譜分析,未發(fā)現異常。當時(shí)運行的工藝燒嘴位號為1401E,懷疑是工藝燒嘴的問(wèn)題。8月造氣爐燒嘴從裝置開(kāi)工至現在，運行總時(shí)長(cháng)為30個(gè)月，最長(cháng)運行12日,停車(chē)檢修，吊出燒嘴發(fā)現燒嘴頭部嚴重損壞，燒嘴內芯頭端部周期為9個(gè)月， 修理次數為7次，損壞原因分別為內芯炸脹(1次) .環(huán)隙變形(5次) .燒嘴頭脫落(1次) .鈷基合金已燒掉，套管內部結碳嚴重。從1986年燒嘴投用至今, 7次損壞情況都是燒嘴頭部變形或燒3.燒喇損壞原因分析損。而修復時(shí)，對燒嘴頭部鈷基、鎳基合金進(jìn)行整體更換的次數非常3.1燒嘴頭堵塞有限，大多是在原有基礎上進(jìn)行修復，返修多次就會(huì )造成頭部高溫合工藝燒嘴的重油蒸汽環(huán)形通道間隙為8.5mm,經(jīng)過(guò)縮徑段變徑之金滲鐵、滲碳等缺陷的存在，而且補焊后在熱影響區會(huì )發(fā)生再結晶的后間隙縮小，至燒嘴頭處間隙僅為4.3+0.25mm.如果入爐重油中的現象，使合金個(gè)別部位晶粒不均勻，從而導致燒嘴內芯頭部合金的熱碳黑或其它雜質(zhì)含量多,過(guò)多的碳黑顆粒和雜質(zhì)不但影響重油的霧化穩定性能和熱強性能下降，即在高溫下抗氧化、抗氣體腐蝕、抗塑性效果，而且有可能粘結在環(huán)形通道內壁上，尤其在變徑處和燒嘴頭處變形、抗斷裂的能力下降，一旦發(fā)生過(guò)燒現象， 就很容易發(fā)生燒卷、容易產(chǎn)生這樣的粘結現象，造成進(jìn)料阻力增大，從而導致PDR4133壓缺口甚至饒損現象。差增高。根據當時(shí)的運行情況看，PDR4133壓差高，入氣化爐重油壓33工藝操作原因力增高，蒸汽流量降低，正是燒嘴重油蒸氣環(huán)形通道堵塞所導致的現由于裝置開(kāi)、停車(chē)及負荷的改變，在調整的過(guò)程中，使入爐的氧象油比發(fā)生變化，當氧油比變大時(shí)，爐溫瞬間急劇增加。據有關(guān)文獻報3.1.1引起燒嘴頭堵塞的原因道，原料油與蒸汽混合形成的兩相流與氧氣- -起離開(kāi)燒嘴，并于適當(1) 重油質(zhì)量處達到充分混合。劇列發(fā)成、整前出大 量的熱，火焰中心溫度可達到現使用的原料重油來(lái)自煉油廠(chǎng)的減壓渣油，該渣油是各種復雜1600~中國煤化工高，這樣勢必會(huì )造成燒的烴類(lèi)化合物的混合物，其中含有很多環(huán)芳烴、過(guò)渡金屬及非烴類(lèi)化嘴的溫合物等，所以其性質(zhì)是各組分性質(zhì)的綜合表現。據文獻報道:渣油高損地MHCNMHG溫結垢原因十分復雜，與渣油化學(xué)組成、經(jīng)受的加工溫度及管內的流(下轉第107頁(yè))108科學(xué)技術(shù)(1)電氣控制系統的構成(2)超聲清洗槽:超聲頻率為40kHz, 經(jīng)超聲波換能器轉換為電氣控制系統包括操作面板.控制柜、氣缸、伺服電機、傳感高頻機械震蕩傳送到清洗液中， 利用空化效應產(chǎn)生的大量小氣泡連續器、電磁閥、加熱元件、泵等?？刂乒癜惭b于設備后側的上端，為全 轟擊硅片表面，使夾縫中的污垢剝落。清洗液溫度升高時(shí)氣泡數量增封閉式，內部有干燥的壓縮空氣，通防止酸霧腐蝕電器元件。操作面加， 對產(chǎn)生氣泡有利，但溫度過(guò)高，氣泡中蒸氣壓增大，空化強度會(huì )板位于設備前端，上面裝有觸摸屏、溫控儀及電源啟動(dòng)、停止、急停降低。 實(shí)驗證明在40C ~ 50C之間，超聲效果最好。按鈕。(3)加熱去膠槽:該槽主要用水與乳酸的混合液浸泡來(lái)脫膠。(2)程序控制水和酸的比例大約是3: 1. 液體溫度為70C。隨著(zhù)清洗時(shí)間的增加，本設備通過(guò)PLC控制，按照生產(chǎn)工藝的要求，對觸摸屏和PLC進(jìn)溶 液濃度會(huì )逐漸降低，但溶液濃度不能低于10%，否則清洗效果反而行了編程設計，控制模式分為自動(dòng)和手動(dòng)，在自動(dòng)模式下，按運行降低。 溶液溫度也不可以太高，超過(guò)85C后，不利于脫膠。后，操作員工只需要上料和下料即可，設備將自動(dòng)運行，實(shí)現清洗和(4)溢流反沖洗槽:該槽的主要作用是降低硅片表面溫度和除脫膠功能。手動(dòng)方式則可以進(jìn)行單獨工藝動(dòng)作，主要用于檢修和實(shí)掉前 面脫膠槽的酸味，槽內溫度大約為30C ~40C,液體溫度不應該驗。各清洗槽的工藝清洗時(shí)間及其它一些工藝相關(guān)參 數可以在觸摸屏太低， 以防止硅片由高溫環(huán)境進(jìn)入低溫環(huán)境是造成裂片。上設置。系統可以編譯并存儲多條清洗工藝程序，用戶(hù)可以根據需要GYQ6硅片預清洗機是我們自主研發(fā)的設備，該設備操作簡(jiǎn)單，進(jìn)行修改或儲存。運行穩定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本更適合大批量生33.I藝清洗系統:工藝清洗包含四個(gè)部分，分別為強力噴淋沖產(chǎn), 已經(jīng)廣泛運用于硅片制造廠(chǎng)生產(chǎn)，對提高硅片成品率起重要作洗槽，超聲清洗槽，脫膠槽，溢流反沖洗槽。用，該設備可以兼容日本NTC.瑞士的梅耶博格和HCT及安永等多家(1)強力噴淋沖洗槽:該槽通過(guò)氣缸帶動(dòng)噴淋管做旋轉運動(dòng)，線(xiàn)切割機切割出來(lái)的硅片。來(lái)反復沖洗硅片，從而得到比較潔凈的硅片。噴管前面加磁力泵以增強水壓，水壓以及流量控制要適當，水壓太大容易沖壞硅片，太小又參考文獻:沖洗不干凈，流量太大容易造成浪費，太小清洗不干凈。經(jīng)過(guò)大量實(shí)[1]李彥林羊建坤任丙彥 《太陽(yáng)能級硅片線(xiàn)切割工藝中砂漿驗證明噴管出水口壓力為2kg/cm2時(shí)沖洗效果最好。噴管上面出水口與硅片損傷層研究》要密而小，保證噴淋出來(lái)可以形成水幕結構，水流均勻，防止有清洗[2]劉玉嶺檀柏梅張楷亮《超大規模集成電路襯底材料性能盲區。該功能槽為設備關(guān)鍵部分，是沖洗砂漿的主要清洗槽。及加工測試技術(shù)工程》(上接第108頁(yè))從2005年6月初檢修后，碳回收系統波動(dòng)過(guò)兩次，裝置停車(chē)過(guò)兩量，這有利于提高燒嘴的壽命。次，這造成了入爐重油質(zhì)量和入爐氧油比的改變，導致燒嘴重油蒸汽422定期監測重油成份的變化,當碳回收系統波動(dòng)時(shí)，減少碳回環(huán)形通道堵塞，使燒嘴噴出的混合點(diǎn)上移，燒嘴溫度升高，在燒嘴內收系統返回氣化爐的含碳重油量，當碳回收操作正常后，逐漸恢復返芯端部熱強性能不足的條件下，造成燒嘴內芯端部損壞?；亓?，并做好這一部分的重油成分監測。4.避免措施4.2.3對外來(lái)的原料重油進(jìn)行監控，一旦外來(lái)重油流量波動(dòng)時(shí)，要4.1設備維修質(zhì)量控制及時(shí)調整入爐氧氣量，防止系統過(guò)氧,造成燒嘴的損壞。4.1.1維修方必須提供堆焊焊絲的材質(zhì)證明書(shū)4.2.4監控好爐溫，定期對造氣爐發(fā)生器同一環(huán)度的各點(diǎn)溫度進(jìn)行4.1.2維修方必須提供合金堆焊后的射線(xiàn)探傷檢驗報告對比分析，及時(shí)掌握燒嘴火焰是否存在偏噴現象。4.13維修方必須提供檢修后的打壓試漏方面的證明材料4.1.4對于已修復三次以上的合金部分，在檢修時(shí)，盡量不采用補焊、打磨修復的方法，要重新堆焊整個(gè)燒嘴內芯頭部。42工藝控制措施[]T辛醇裝置工藝技術(shù)規程(內部資料)4.2.1在調整負荷時(shí)，嚴格控制氧油比，并適當加大入爐的蒸汽[2]丁辛醇裝置技術(shù)資料匯編(內部資料)(上接第109頁(yè))從表1可以看到，用拉格朗日多項式插值時(shí)，當階數取15時(shí),數，本文只利用統計方法，該問(wèn)題還需要進(jìn)~一步探討。內插精度最高，X. Y、23個(gè)坐標的最大標準差為0.28cm,最大誤差為0.31cm。四、結柬語(yǔ)在各種多項式中，切比雪夫多項式不僅公式簡(jiǎn)潔，占用計算機[]余鵬,孫學(xué)金,趙世軍GPSE星廣播星歷軌道誤差的探討[].測繪通報2004.(3):6-16.內存少，而且逼近效果最佳，在時(shí)間段的兩端近似性也很好[2]。[2]張志涌等.精通MATLAB 6 5版[M].北京:北京航空航天大學(xué)出本文采用切比雪夫多項式擬合了2002年1月1日的GPS精密坐標，并版社,2003.對各階擬合精度進(jìn)行了統計和分析，發(fā)現將多項式展開(kāi)到15階，可[3]蔡艷輝,程鵬飛,李夕鍛.衛星坐標的內插和報合(J].全球定位累達到毫米級的擬合精度,通過(guò)誤差分析可知，僅采用觀(guān)測數據當天統,2003的精密星歷，利用切比雪夫多項式擬合獲得觀(guān)測數據對應的精密衛中國煤化工星歷的插值方1D,飛行星位置，其插值精度足以滿(mǎn)足大部分定位要求。完全滿(mǎn)足觀(guān)測值仿器控制YHCNM H G_GPS orbit itepolatio真、定位與定軌等對精密坐標的需要，而階數過(guò)高或過(guò)低，都會(huì )降低擬合精度。由于現在還沒(méi)有-種高效的方法能確定最佳多項式階straeigsl(J.GPS Sluos,2003.6: 265-267.107