[实用新型]一种外挂防护层冷却水夹套结构

说明书

技术领域

本实用新型属于煤化工领域，涉及一种外挂防护层冷却水夹套结构。

背景技术

目前，煤化工行业发展势头迅猛，从气化原材料物理形态分类，以干粉气化炉、水煤浆气化为代表的等多种新型气化炉型先后投入使用，正日益主导着我国煤化工工业的技术格局。在这些类型的气化技术系统里，烧嘴是将物料输送进气化炉炉膛并创造有利于高效气化反应所需流动场的核心设备，历来受到设备设计和维护人员的高度重视。烧嘴头部工作环境十分恶劣，具有体现在以下三个方面：

环境温度高。现在气化炉基本工作在高温（气化温度≤1500℃）环境下，因煤粉品质在工程上难以实现足够的一致性，导致烧嘴头部的局部富氧环境复杂，在烧嘴头部冷却水套这些部位温度甚至可达到1800℃以上；

在烧嘴头部冷却夹套上，其辐射端面部处于高速颗粒冲刷环境中。高速喷射的反应物料气流（平均射速为：）在烧嘴安装罩扩口部位形成多个强力回流区域，卷带着煤粉颗粒等小体积物体对烧嘴的端面形成连续、反复的冲刷效应；

在烧嘴冷却水夹套端面，普遍存在着因交变温度梯度引起的应力梯度，进而在冷却水夹套等存在过渡唇口的尖锐部位（如图3.1和图3.2所示）形成环状应力集中区域。

恶劣的工作环境对烧嘴的工程寿命构成严重影响：

1.因为煤粉品质的稳定性难以达到一致，在设定的氧煤比条件下，烧嘴口部就不可避免地出现局部富氧区，此时燃烧过程中会产生极高温部位，超过材料抗温极限，对烧嘴头部形成直接烧蚀破坏；

2.高温下多种颗粒长期反复冲刷导致了辐射面在一定时间后出现分布不均的点蚀坑，构成进一步破坏的应力集中点；

3.高温环境下，由于烧嘴辐射端冷却面和高温面存在一定的温度梯度，而温度梯度引发的应力梯度在一定工作时间后必然导致应力疲劳，此时金属晶间失效的发生难以避免。金属冶炼加工过程中无法避免的微小局部晶体缺陷以及颗粒冲刷导致的点蚀坑都将加速金属表面的破坏，最终形成穿透型破损口；

4.在烧嘴唇口尖锐部位，是应力十分集中的部位。在烧嘴特殊工作环境中所产生的各种破坏诱因作用下，此环形部位极易造成热应力疲劳而发展形成多条放射性裂纹。

考虑到因烧嘴冷却水夹套端面破坏引发的故障引发停炉将导致巨大的经济损失，因此，采用多种辅助技术改进这些工作面使用寿命已是行业里高度关注和持续着力改进的方向。一般来说，制造商采用的手段不外乎以下三种：

1.在头部水冷段一般采取耐腐蚀、抗高温氧化的Inconel系列材料制造，配合水冷套内部环形高压水冷却技术，以最大限度实现烧嘴的长期使用；

2.特殊固溶热处理工艺（消除端面加工应力，优化金属晶间结构性能提高抗烧蚀抗氧化性能）；

3.表面喷涂工艺，在表面喷涂一层氧化锆等抗高温材料。

然而，在实践中，以上主要的通用手段均未达到理想的效果，与当前煤化工用户的心理期待相差甚远。由于煤烧嘴所处的客观存在的恶劣工作环境，无论是特种材料选型还是热处理工艺的选择，仅仅是满足使用的最基本条件而已；而在表面简单地喷涂的各种特种抗蚀材料因为喷涂深度浅（一般为微米级），结合强度（附着力）比较差等，在工程实践中也早被证明无法根本解决普遍的使用寿命偏短的问题。煤化工工程界亟待一种简便、有效的工程手段来大幅度延长煤烧嘴冷却水套使用寿命的问题。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种外挂防护层冷却水夹套结构，该结构全面提升了现有煤烧嘴高温端的抗烧蚀、抗氧化等级，大幅度延长了烧嘴大修周期，给受制于煤烧嘴大修寿命的煤化工生产效益带来了简便、高效的提升手段。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供了一种外挂防护层冷却水夹套结构，该结构包括冷却水夹套、防护套和连接套，防护套通过连接套外挂于冷却水夹套的外端面，冷却水夹套和防护套固定连接。

所述的固定连接是以定位环连接。

所述的冷却水夹套和防护套之间设有间距1mm的温度膨胀间隙。

所述的防护套的材质为碳化硅或氮化硅。

所述的防护套的内表面设有多条向心的导流槽或者环形均布的小孔。

所述的防护套的外表面抛光或者磨光。

所述的连接套材料为高温合金材料。

所述的冷却水夹套的内口沿边设有延伸引导喷管部位，有效控制应力集中位置处产生热应力疲劳裂纹。

所述的冷却水夹套的材质是高温镍基Inconel718材料。

本实用新型同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：