Дюза за денитрификация: Ръководство за избор на сплав и производство на отливки 

Резюме: Това ръководство обхваща избора на сплав, процесите на леене по инвестиция, дефектите, обработката с ЦПУ и изискванията за проверка на дюзите за денитрификация по поръчка, използвани в системите за димни газове SCR и SNCR.

Денитрификационните дюзи са критични износващи се компоненти в системите за денитриране на димни газове SCR и SNCR, изложени на циклична висока температура, корозия на амоняк/урея и ерозия на летлива пепел.

Това ръководство се фокусира върху дюзите за отливане на денитрификация, като обхваща типични условия на работа, сравнение на степента на сплав, работен процес на леене по инвестиция, предотвратяване на дефекти и CNC довършителни бележки за персонализирани отливки на дюзи.

Какво представлява дюзата за лята денитрификация и нейните експлоатационни условия

Дюзата за лята денитрификация е прецизно лят компонент, предназначен да инжектира равномерно редуктор на урея или амоняк в потоците от димни газове за денитрационна обработка.

За разлика от дюзите, обработени директно от твърд прътов материал, дюзите за лята денитрификация поддържат сложни вътрешни канали за поток, множество портове за пръскане и интегрирани монтажни структури, които са трудни или скъпи за производство чрез обработка на твърд материал.

Работната среда на дюзите за денитриране на димни газове създава комбинирани механизми на разграждане, които скъсяват експлоатационния живот:

• Непрекъснато или променливо излагане на висока температура вътре в котела и тръбопровода;
• Химическа корозия от амоняк, амониев бисулфат и странични киселинни димни газове;
• Ерозия на твърди частици, причинена от летлива пепел, пренасяна в димния газ;
• Повтарящи се топлинни цикли, които въвеждат термично напрежение на умора в тънкостенни секции и около отворите на дюзите.

Тази статия няма да се потопи дълбоко в теорията за химичните реакции на SCR или SNCR.

Всички насоки тук са съсредоточени върху материала за отливка, качеството на изработката и проверката на самата отливка на дюзата.

Избор на сплавен материал за отливки на дюзи за денитрификация

Изборът на материал е най-въздействащото решение за експлоатационния живот на денитрификационната дюза.

За услугата денитрация обикновено се дава приоритет на устойчивостта на ерозия, последвана от стабилност при висока температура, устойчивост на корозия и бюджет на проекта.

Зоната на отвора за фино пръскане е най-често срещаното място на повреда при лятите дюзи.

Принципи за избор на сплави за денитрационни дюзи

Когато оценявате леярски сплави за денитрификационни дюзи, съпоставете степента на сплавта с доминиращия режим на повреда във вашата среда на димни газове:

• Силно натоварване с летлива пепел: дайте приоритет на устойчив на износване кобалт или сплави за наваряване;
• Висок риск от амониев бисулфат и киселинен кондензат: дайте приоритет на никел-молибденови устойчиви на корозия сплави;
• Стабилна, умерено висока температура с чисти димни газове: използвайте топлоустойчива неръждаема стомана за контрол на разходите.

Общи степени на леярска сплав и граници на приложение

Всеки клас сплав носи ясни силни страни и ограничения за приложения за денитриране на димни газове:

• Отливка от неръждаема стомана 310S: подходяща за умерена температура, относително чисти димни газове и ниска концентрация на летлива пепел; ограничена устойчивост на ерозия при силно въздействие на пепел.
• Duplex 2205 / 2507: осигурява добра устойчивост на хлоридна и киселинна корозия, но има по-нисък диапазон на непрекъсната работна температура в сравнение с топлоустойчивите сплави на базата на никел.
• Hastelloy C276: предпочита се, когато корозията от амониев бисулфат и киселинните димни газове са основният рисков фактор; представя се добре в тежки корозивни среди за денитриране.
• Stellite 6 (кобалтова сплав): excellent resistance to particle erosion; най-добрият избор за обекти с високо съдържание на летлива пепел, въпреки че идва с първокласни разходи за материал и обработка.
• Inconel 625: подходящ за тежки условия на електроцентрали, работещи с въглища, където високата температура, корозията и ерозията на летливата пепел действат заедно.

Таблица за сравнение на материалите за дюзи за лята денитрификация

Забележка: Показаните температури се отнасят за само продължителна дългосрочна работна температура. Преходните пикови температури могат да надхвърлят тези стойности. For general reference only. Окончателното валидиране на материала трябва да бъде потвърдено с данни за състава на димните газове от вашия обект и листове с данни за мелница за сплави.

Процес на леене за компоненти на дюзи за денитрификация

Предпочитан начин на леене: Леене по модели (леене под изгубена восък)

Леенето по модел на моделиране, известно също като леене по леярски модел, е доминиращият производствен път за високопроизводителни отливки с дюзи за денитрификация.

Този процес е много подходящ за тези части поради няколко причини:

• Той възпроизвежда сложни вътрешни канали на потока, тънки стени и малки характеристики на отвора за прецизно пръскане с висока консистенция на размерите;
• Той произвежда гладка като лята повърхност, намалявайки количеството отстраняване на материал, необходимо при по-късна CNC обработка.

Леенето в пясък обикновено не се препоръчва за прецизни денитрификационни дюзи със сложни вътрешни проходи или критични толеранси на пръскане.

Може да се има предвид само за прости дюзи с нисък режим на работа с хлабави изисквания за производителност.

Грубото покритие на повърхността, по-високият риск от изместване на сърцевината и вътрешната порьозност в близост до тесни канали на потока правят пясъчните отливки по-малко надеждни за повечето приложения за денитриране.

Точки за контрол на качеството на леярството

Контролите на леярския процес директно определят дали отливката с дюзи ще оцелее при работа на място:

• Екранирана атмосфера на топене, за да се избегне окисляване и загуба на елементи в топилките с високо съдържание на сплави;
• Правилно филтриране на разтопен метал за улавяне на частици от шлака преди запълване на кухината на формата;
• Индивидуално оформление на затвора и щранг, проектирано специално за геометрията на дюзата, за насочване на дефектите от свиване далеч от отворите за пръскане;
• Избор на материал за огнеупорна обвивка, съвместим с реактивни стопилки от никелова и кобалтова сплав.

Критични дефекти при леене и рискове от повреда на денитрификационни дюзи

Някои дефекти на отливката създават сериозни проблеми с надеждността на денитрификационните дюзи, дори ако частта премине основна визуална проверка:

• Порьозност при свиване в близост до отвора за пръскане: може да причини неравномерно разпръскване, вътрешно изтичане и ускорена локализирана ерозия;
• Включване на шлака: създава начални точки за разпространение на пукнатини при термични цикли;
• Горещо разкъсване: често се случва при преходи на секции и тънки стени на дюзата при високо напрежение на втвърдяване на сплавта;
• Изместване на сърцевината: променя позицията на отвора, ъгъла на пръскане и разпределението на потока на готовата дюза.

Превантивните мерки включват симулация на матрица, контролирани скорости на охлаждане и дизайн на опората на сърцевината по време на сглобяването на восъчен модел.

CNC Machining, Inspection & Acceptance Notes

Отливането осигурява заготовка с почти мрежова форма, но критичните функционални повърхности на денитрификационната дюза разчитат на прецизна последваща обработка.

Фокус на обработка за отвора на дюзата и уплътнителните повърхности

Отворът на отвора за пръскане, уплътнителните повърхности, резбовите връзки и монтажните интерфейси изискват CNC обработка с строги допуски.

Окончателната геометрия на отвора директно контролира ъгъла на пръскане, размера на капката и скоростта на потока.

Сплавите на основата на никел и кобалт са трудни за обработка.

Магазините, произвеждащи отливки за денитрификационни дюзи, трябва да изберат подходящи инструменти, параметри на рязане и стратегии за охлаждаща течност, за да избегнат втвърдяване при работа, разкъсване на повърхността и отклонение на размерите.

Mandatory NDT & acceptance tests

Стандартната инспекция за приемане на критични отливки за денитрификационни дюзи обикновено включва:

• PT пенетрантен тест за откриване на повърхностни пукнатини, горещи разкъсвания и открита порьозност;
• UT ултразвукова проверка за подповърхностно свиване или включвания в дебели участъци;
• Хидростатично изпитване за течове, за да се провери дали каналите на вътрешния поток нямат течове;
• Проверка на размерите на CMM, за да се потвърди, че размерът на отвора, ъгълът на пръскане и монтажните размери съответстват на чертежите.

Опции за последващо лечение

Пасивирането обикновено се прилага за дюзи от неръждаема стомана и никелова сплав за подобряване на повърхностната устойчивост на корозия.

Може да се посочи стабилизираща топлинна обработка, за да се намали остатъчното напрежение при леене преди монтажа.

Твърдото наваряване може да се обмисли за допълнителна защита от износване в среда с екстремна ерозия на пепел.

Обичайни сценарии за приложение на дюзи за лята денитрификация

Летите дюзи за денитрификация са широко разпространени в стационарни съоръжения за пречистване на димни газове:

• Системи за денитриране на въглищни електроцентрали SCR и SNCR;
• Устройства за денитриране на димни газове от циментови пещи;
• Котли за изгаряне на енергия от отпадъци и биомаса;
• Проекти за обработка на димни газове в промишлени пещи и инсинератори.

Можете да намерите нашите персонализирани дюзи за лята денитрификация на нашата специална продуктова страница.

За повече информация относно производството на подобни компоненти можете да прегледате нашето ръководство за отливки от високотемпературни сплави.

ЧЗВ

Мога ли да използвам стандартни отлети дюзи 316L за тежка денитрификация?

Общо взето не. 316L има ограничена якост при висока температура и слаба устойчивост на ерозия на амониев бисулфат и летлива пепел.

Не е подходящ за почти всички тежки среди за денитриране. Може да е приемливо само при изключително ниски температури, чисти димни газове, некритични контури за денитриране.

Винаги ли се изисква леене по модели за денитрификационни дюзи?

За персонализирани дюзи със сложни вътрешни канали или конструкции на пръскане с много портове силно се предпочита отливането по моделни модели.

Простите дюзи с един отвор понякога могат да бъдат изработени от прътов материал, но това е извън обхвата на това ръководство за отливане.

Какъв е най-честият начин на повреда на отливките на денитрификационните дюзи?

Локализирана ерозия на ръба на отвора за пръскане, последвана от напукване от корозия и умора, започващо от скрита порьозност на отливката или дефекти на включването.

Могат ли дюзите от стелитна сплав да бъдат ремонтирани след ерозия?

Незначителните щети от ерозия понякога могат да бъдат поправени чрез възстановяване на твърдата наварка, но осъществимостта на ремонта зависи от оставащата дебелина на стената и мястото на износване.

Силно ерозирали или напукани отливки на дюзи обикновено изискват подмяна.