Резюме: Цей посібник охоплює вибір сплаву, процеси лиття за виплавленими моделями, дефекти, обробку з ЧПУ та вимоги до перевірки литих денітрифікаційних форсунок, які використовуються в системах димових газів SCR і SNCR.
Денітрифікаційні форсунки є критично важливими компонентами зносу в системах денітрації димових газів SCR і SNCR, які піддаються циклічній високій температурі, корозії аміаком/сечовиною та ерозії летючої золи.
Цей посібник зосереджений на литих соплах для денітрифікації, охоплює типові робочі умови, порівняння марок сплаву, робочий процес лиття за виплавленими моделями, запобігання дефектам і примітки до фінішної обробки з ЧПК для нестандартного лиття насадок.
Що таке лита денітрифікаційна насадка та умови її експлуатації
Лита денітрифікаційна форсунка — це прецизійний литий компонент, призначений для рівномірного впорскування сечовини або відновника аміаку в потоки димових газів для денітраційної обробки.
На відміну від форсунок, виготовлених безпосередньо з суцільної заготовки, литі сопла для денітрифікації підтримують складні внутрішні канали потоку, численні порти розпилення та вбудовані монтажні конструкції, які складно або дорого виробляти за допомогою обробки суцільної заготовки.
Робоче середовище для форсунок денітрації димових газів створює комбіновані механізми деградації, які скорочують термін служби:
- Постійний або змінний вплив високої температури всередині котла та повітроводів;
- Хімічна корозія від аміаку, бісульфату амонію та кислотних побічних продуктів димових газів;
- Ерозія твердих часток, спричинена золою-винесенням, що переноситься в димовому газі;
- Повторювані термічні цикли, що вводять термічну втомну напругу на тонкостінних ділянках і навколо отворів сопла.
Ця стаття не буде глибоко занурюватися в теорію хімічних реакцій SCR або SNCR.
Усі вказівки тут зосереджені на матеріалі лиття, якості виготовлення та перевірці самого лиття насадки.
Вибір матеріалу сплаву для виливків сопел денітрифікації
Вибір матеріалу є найбільш впливовим рішенням для терміну служби денітрифікаційної форсунки.
Для послуг з денітрації зазвичай пріоритетом є стійкість до ерозії, а потім стійкість до високих температур, стійкість до корозії та бюджет проекту.
Ділянка отвору тонкого розпилення є найпоширенішим місцем поломки литих форсунок.
Принципи вибору сплавів для денітраційних насадок
Оцінюючи ливарні сплави для денітрифікаційних форсунок, зіставте марку сплаву з домінуючим типом руйнування у вашому середовищі димових газів:
- Велике навантаження золи-винесення: віддайте перевагу зносостійкому кобальту або сплавам для наплавлення;
- Високий ризик бісульфату амонію та кислого конденсату: віддайте перевагу нікель-молібденовим корозійно-стійким сплавам;
- Стабільна, помірно висока температура з чистим димовим газом: використовуйте жаростійку нержавіючу сталь для контролю витрат.
Загальні марки ливарних сплавів і межі застосування
Кожна марка сплаву має чіткі переваги та обмеження для застосувань денітрації димових газів:
- Лиття з нержавіючої сталі 310S: підходить для помірних температур, відносно чистих димових газів і низької концентрації летючої золи; обмежена стійкість до ерозії під сильним впливом золи.
- Duplex 2205 / 2507: забезпечує хорошу стійкість до хлоридної та кислотної корозії, але має нижчий діапазон безперервних робочих температур порівняно з жаростійкими сплавами на основі нікелю.
- Hastelloy C276: бажано, коли корозія бісульфату амонію та кислий димовий газ є основним фактором ризику; добре працює в суворих корозійних середовищах денітрації.
- Stellite 6 (кобальтовий сплав): чудова стійкість до ерозії частинок; найкращий вибір для об’єктів із високим вмістом золи, хоча він має високі витрати на матеріал і обробку.
- Inconel 625: підходить для важких умов роботи електростанцій, що працюють на вугіллі, де висока температура, корозія та ерозія золи діють разом.
Таблиця порівняння матеріалів для литих денітрифікаційних форсунок
Примітка: показані температури стосуються лише безперервна довгострокова температура експлуатації. Перехідні пікові температури можуть перевищувати ці значення. Тільки для загальної довідки. Остаточна валідація матеріалу має бути підтверджена даними про склад димових газів із вашого підприємства та технічними характеристиками заводу сплавів.
| Клас сплаву | Макс. безперервна робоча температура | Стійкість до корозії | Стійкість до ерозії | Типовий сценарій денітрації | Відносна вартість |
| Нержавіюча сталь 310S | 1050 °C | Помірний | Низький | Чистий димовий газ, низький рівень летючої золи | Низький |
| Дуплекс 2507 | 315 °C | Високий | Помірний | Кислі димові гази середньої температури | Середній |
| Hastelloy C276 | 1040 °C | Дуже висока | Помірний-Високий | Ризик корозії бісульфату амонію | Високий |
| Стелліт 6 | 815 °C | Помірний | Дуже висока | Сильна ерозія летючої золи | Дуже висока |
| Інконель 625 | 980 °C | Дуже висока | Високий | Комбінована висока температура, корозія та ерозія | Дуже висока |
Процес лиття для компонентів сопла для денітрифікації
Бажаний спосіб лиття: лиття за моделлю (лиття за виплавленим моделлю)
Лиття за виплавленими моделями, також відоме як лиття за виплавленими моделями, є домінуючим способом виробництва високоефективних виливків для денітрифікаційних насадок.
Цей процес добре підходить для цих частин з кількох причин:
- Він відтворює складні внутрішні канали потоку, тонкі стінки та невеликі прецизійні отвори розпилювача з високою консистенцією розмірів;
- Це створює гладку поверхню, як лита, зменшуючи кількість видалення заготівлі, необхідного для подальшої обробки з ЧПК.
Лиття в пісок зазвичай не рекомендується для форсунок прецизійної денітрифікації зі складними внутрішніми проходами або критичними допусками розбризкування.
Його можна розглядати лише для простих форсунок із низьким навантаженням із незначними вимогами до продуктивності.
Груба обробка поверхні, вищий ризик зміщення серцевини та внутрішня пористість поблизу вузьких каналів потоку роблять виливки з піску менш надійними для більшості застосувань денітрації.
Пункти контролю якості ливарного виробництва
Управління ливарним процесом безпосередньо визначає, чи витримає лиття сопла під час експлуатації:
- Екранована атмосфера плавлення, щоб уникнути окислення та втрати елементів у високолегованих розплавах;
- Належна фільтрація розплавленого металу для уловлювання частинок шлаку перед заповненням порожнини форми;
- Нестандартний ліберний і вертикальний макет, розроблений спеціально для геометрії сопла, щоб націлити дефекти усадки подалі від отворів для розпилення;
- Вибір вогнетривкого матеріалу оболонки, сумісного з реактивними розплавами нікелю та кобальту.
Критичні дефекти лиття та ризики виходу з ладу форсунок для денітрифікації
Певні дефекти лиття створюють серйозні проблеми з надійністю форсунок для денітрифікації, навіть якщо деталь проходить основний візуальний огляд:
- Усадкова пористість поблизу розпилювального отвору: може спричинити нерівномірне розпилення, внутрішній витік і прискорену локальну ерозію;
- Включення шлаку: створює точки ініціації для поширення тріщини під час термоциклування;
- Гарячий розрив: часто відбувається на переходах секцій і тонких стінках сопла під високою напругою твердіння сплаву;
- Зсув серцевини: змінює положення отвору, кут розпилення та розподіл потоку готової форсунки.
Профілактичні заходи включають імітацію прес-форми, контрольовані швидкості охолодження та дизайн опори серцевини під час складання воскової моделі.
Обробка з ЧПУ, перевірка та приймання
Лиття забезпечує заготовку майже чистої форми, але критичні функціональні поверхні денітрифікаційної форсунки залежать від точної постобробки.
Фокус обробки отвору сопла та ущільнювальних поверхонь
Отвір розпилювального отвору, ущільнювальні поверхні, різьбові з’єднання та монтажні інтерфейси вимагають обробки з ЧПУ з жорстким допуском.
Кінцева геометрія отвору безпосередньо контролює кут розпилення, розмір краплі та швидкість потоку.
Сплави на основі нікелю та кобальту важко піддаються обробці.
Цехи, які виробляють виливки для денітрифікаційних насадок, повинні вибрати відповідний інструмент, параметри різання та стратегії охолоджуючої рідини, щоб уникнути наклепу, розриву поверхні та відхилення розмірів.
Обов'язкові НК і приймальні випробування
Стандартна приймальна перевірка виливків сопел для критичної денітрифікації зазвичай включає:
- Тест на проникнення PT для виявлення поверхневих тріщин, гарячих розривів і відкритої пористості;
- ультразвуковий ультразвуковий контроль на підповерхневу усадку або включення в товстих перерізах;
- Гідростатичне випробування на герметичність, щоб переконатися, що внутрішні канали потоку не мають наскрізних витоків;
- Перевірка розмірів ШМ для підтвердження відповідності розміру отвори, кута розпилення та монтажних розмірів кресленням.
Варіанти післялікування
Пасивація зазвичай застосовується до сопел з нержавіючої сталі та нікелевих сплавів для підвищення стійкості поверхні до корозії.
Перед установкою може бути призначена стабілізуюча термічна обробка, щоб зменшити залишкове ливарне напруження.
Наплавлення можна розглянути для додаткового захисту від зносу в умовах екстремальної ерозії золи.
Загальні сценарії застосування литих форсунок для денітрифікації
Литі денітрифікаційні форсунки широко використовуються на стаціонарних очисних установках димових газів:
- Системи денітрації SCR та SNCR на вугільній електростанції;
- установки денітрації димових газів цементних печей;
- Котли для спалювання відходів і біомаси;
- Проекти обробки димових газів промислових печей і сміттєспалювальних установок.
Ви можете знайти наші литі денітрифікаційні форсунки на замовлення на нашій сторінці продукту.
Щоб дізнатися більше про виробництво подібних компонентів, ви можете переглянути наш посібник для лиття з високотемпературних сплавів.
FAQ
Чи можна використовувати стандартні литі форсунки 316L для інтенсивної денітрифікації?
Загалом ні. 316L має обмежену високотемпературну міцність і низьку стійкість до ерозії бісульфату амонію та летючої золи.
Він не підходить майже для всіх інтенсивних середовищ денітрації. Це може бути прийнятним лише в некритичних петлях денітрації з надзвичайно низькою температурою чистих димових газів.
Чи завжди для денітрифікаційних форсунок необхідне лиття по моделлю?
Для нестандартних форсунок зі складними внутрішніми проходами або розпилювальними конструкціями з кількома портами настійно перевага надається литтю за моделлю.
Прості насадки з одним отвором іноді можуть бути виготовлені з прутка, але це виходить за рамки цього посібника з лиття.
Яка найчастіша несправність виливків сопел для денітрифікації?
Локалізована ерозія краю розпилювального отвору з подальшим корозійно-втомним розтріскуванням, починаючи з прихованої пористості лиття або дефектів включення.
Чи можна відремонтувати сопла зі стеллітового сплаву після ерозії?
Незначні пошкодження, викликані ерозією, іноді можна усунути за допомогою відновлення твердого наплавлення, але доцільність ремонту залежить від залишкової товщини стінки та місця зносу.
Сильно ерозовані або тріснуті лиття сопел зазвичай потребують заміни.
