Tóm tắt: Hướng dẫn này đề cập đến việc lựa chọn hợp kim, quy trình đúc mẫu chảy, các khuyết tật, gia công CNC và các yêu cầu kiểm tra đối với các vòi khử nitơ đúc tùy chỉnh được sử dụng trong hệ thống khí thải SCR và SNCR.
Vòi khử nitrat là bộ phận chịu mài mòn quan trọng bên trong hệ thống khử nitrat khí thải SCR và SNCR, tiếp xúc với nhiệt độ cao theo chu kỳ, ăn mòn amoniac/urê và xói mòn tro bay.
Hướng dẫn này tập trung vào các vòi phun khử nitơ đúc, bao gồm các điều kiện làm việc điển hình, so sánh cấp hợp kim, quy trình đúc mẫu, ngăn ngừa khuyết tật và các ghi chú hoàn thiện CNC cho các sản phẩm đúc vòi phun tùy chỉnh.
Vòi khử nitrat đúc là gì và điều kiện sử dụng của nó
Vòi khử nitơ đúc là một bộ phận đúc chính xác được thiết kế để bơm đồng đều chất khử urê hoặc amoniac vào dòng khí thải để xử lý khử nitrat.
Không giống như các vòi phun được gia công trực tiếp từ phôi thanh rắn, vòi phun khử nitơ đúc hỗ trợ các kênh dòng chảy bên trong phức tạp, nhiều cổng phun và cấu trúc lắp tích hợp khó sản xuất hoặc tốn kém bằng gia công phôi rắn.
Môi trường vận hành cho các vòi khử nitơ khí thải tạo ra các cơ chế xuống cấp tổng hợp làm rút ngắn tuổi thọ sử dụng:
- Tiếp xúc với nhiệt độ cao liên tục hoặc dao động bên trong nồi hơi và đường ống;
- Ăn mòn hóa học từ amoniac, amoni bisulfate và các sản phẩm phụ của khí thải có tính axit;
- Xói mòn hạt rắn do tro bay mang theo trong khí thải;
- Chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại gây ra ứng suất mỏi nhiệt ở các phần có thành mỏng và xung quanh các lỗ vòi phun.
Bài viết này sẽ không đi sâu vào lý thuyết phản ứng hóa học SCR hay SNCR.
Tất cả hướng dẫn ở đây đều tập trung vào vật liệu đúc, chất lượng sản xuất và việc kiểm tra quá trình đúc bằng vòi phun.
Lựa chọn vật liệu hợp kim để đúc vòi phun khử nitrat
Lựa chọn vật liệu là quyết định có ảnh hưởng nhất đến tuổi thọ của vòi khử nitrat.
Đối với dịch vụ khử nitrat, khả năng chống xói mòn thường được ưu tiên, tiếp theo là độ ổn định ở nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và ngân sách dự án.
Vùng lỗ phun mịn là vị trí hư hỏng phổ biến nhất đối với vòi phun đúc.
Nguyên tắc lựa chọn hợp kim vòi phun khử nitrat
Khi đánh giá hợp kim đúc cho vòi phun khử nitrat, hãy kết hợp loại hợp kim với chế độ hư hỏng chủ yếu trong môi trường khí thải của bạn:
- Tải tro bay nặng: ưu tiên hợp kim coban hoặc hợp kim cứng chịu mài mòn;
- Rủi ro ammonium bisulfate và axit ngưng tụ cao: ưu tiên hợp kim chống ăn mòn niken-molypden;
- Ổn định, nhiệt độ cao vừa phải với khí thải sạch: sử dụng thép không gỉ chịu nhiệt để kiểm soát chi phí.
Các loại hợp kim đúc phổ biến và ranh giới ứng dụng
Mỗi loại hợp kim đều có những điểm mạnh và hạn chế rõ ràng đối với các ứng dụng khử nitơ trong khí thải:
- Đúc thép không gỉ 310S: thích hợp với nhiệt độ vừa phải, khí thải tương đối sạch và nồng độ tro bay thấp; khả năng chống xói mòn hạn chế dưới tác động của tro nặng.
- Duplex 2205/2507: mang lại khả năng chống chịu clorua và ăn mòn axit tốt nhưng có phạm vi nhiệt độ sử dụng liên tục thấp hơn so với các hợp kim chịu nhiệt gốc niken.
- Hastelloy C276: được ưu tiên khi ăn mòn amoni bisulfate và khí thải có tính axit là yếu tố rủi ro chính; hoạt động tốt trong môi trường khử nitrat ăn mòn khắc nghiệt.
- Vệ tinh 6 (hợp kim coban): khả năng chống xói mòn hạt tuyệt vời; lựa chọn hàng đầu cho các địa điểm có hàm lượng tro bay cao, mặc dù nó có chi phí gia công và vật liệu cao.
- Inconel 625: thích hợp cho điều kiện nhà máy nhiệt điện đốt than công suất lớn, nơi nhiệt độ cao, ăn mòn và xói mòn tro bay tác động cùng nhau.
Bảng so sánh vật liệu cho vòi khử nitrat đúc
Lưu ý: Nhiệt độ hiển thị tham khảo chỉ nhiệt độ dịch vụ lâu dài liên tục. Nhiệt độ cao nhất thoáng qua có thể vượt quá các giá trị này. Chỉ để tham khảo chung. Xác nhận vật liệu cuối cùng phải được xác nhận bằng dữ liệu thành phần khí thải từ trang web của bạn và bảng dữ liệu nhà máy hợp kim.
| Lớp hợp kim | Nhiệt độ dịch vụ liên tục tối đa | Chống ăn mòn | Chống xói mòn | Kịch bản khử nitrat điển hình | Chi phí tương đối |
| Thép không gỉ 310S | 1050°C | Trung bình | Thấp | Khí thải sạch, tro bay thấp | Thấp |
| Song công 2507 | 315°C | Cao | Trung bình | Khí thải có tính axit ở nhiệt độ trung bình | Trung bình |
| Hastelloy C276 | 1040°C | Rất cao | Trung bình-Cao | Nguy cơ ăn mòn amoni bisulfate | Cao |
| Vệ tinh 6 | 815°C | Trung bình | Rất cao | Xói mòn tro bay nặng | Rất cao |
| Inconel 625 | 980°C | Rất cao | Cao | Kết hợp nhiệt độ cao, ăn mòn và xói mòn | Rất cao |
Quy trình đúc cho các thành phần vòi khử nitrat
Cách đúc ưa thích: Đúc đầu tư (đúc sáp bị mất)
Đúc đầu tư, còn được gọi là đúc sáp bị mất, là con đường sản xuất chủ yếu để đúc vòi phun khử nitrat hiệu suất cao.
Quá trình này rất phù hợp cho những phần này vì một số lý do:
- Nó tái tạo các đường dẫn dòng chảy bên trong phức tạp, thành mỏng và các đặc điểm lỗ phun có độ chính xác nhỏ với tính nhất quán về chiều cao;
- Nó tạo ra bề mặt đúc mịn, giảm lượng phôi cần loại bỏ trong gia công CNC sau này.
Đúc cát thường không được khuyến khích cho các vòi khử nitrat chính xác có đường dẫn bên trong phức tạp hoặc dung sai phun quan trọng.
Nó có thể chỉ được xem xét đối với các vòi phun đơn giản, công suất thấp với các yêu cầu về tính năng lỏng lẻo.
Bề mặt thô, nguy cơ dịch chuyển lõi cao hơn và độ xốp bên trong gần các đoạn dòng chảy hẹp làm cho vật đúc bằng cát kém tin cậy hơn đối với hầu hết các ứng dụng khử nitrat.
Điểm kiểm soát chất lượng đúc
Các biện pháp kiểm soát quy trình đúc trực tiếp xác định liệu quá trình đúc bằng vòi phun có tồn tại được khi vận hành tại hiện trường hay không:
- Môi trường nóng chảy được che chắn để tránh quá trình oxy hóa và mất nguyên tố trong nóng chảy hợp kim cao;
- Lọc kim loại nóng chảy thích hợp để bẫy các hạt xỉ trước khi lấp đầy khoang khuôn;
- Bố cục cổng và ống nâng tùy chỉnh được thiết kế đặc biệt cho hình dạng vòi phun, nhằm xử lý các khuyết tật co ngót khỏi các lỗ phun;
- Lựa chọn vật liệu vỏ chịu lửa tương thích với hợp kim niken và coban phản ứng tan chảy.
Các khuyết tật đúc nghiêm trọng và rủi ro hỏng hóc đối với vòi khử nitrat
Một số lỗi đúc nhất định tạo ra các vấn đề nghiêm trọng về độ tin cậy đối với vòi khử nitrat, ngay cả khi bộ phận đó vượt qua kiểm tra trực quan cơ bản:
- Độ xốp co ngót gần lỗ phun: có thể gây ra hiện tượng phun sương không đều, rò rỉ bên trong và xói mòn cục bộ tăng tốc;
- Bao gồm xỉ: tạo ra các điểm khởi đầu cho sự lan truyền vết nứt trong chu trình nhiệt;
- Rách nóng: thường xảy ra ở các phần chuyển tiếp và thành vòi phun mỏng dưới ứng suất hóa rắn hợp kim cao;
- Dịch chuyển lõi: thay đổi vị trí lỗ, góc phun và phân bổ dòng chảy của vòi đã hoàn thiện.
Các biện pháp phòng ngừa bao gồm mô phỏng khuôn, tốc độ làm mát được kiểm soát và thiết kế hỗ trợ lõi trong quá trình lắp ráp mẫu sáp.
Ghi chú gia công, kiểm tra và nghiệm thu CNC
Quá trình đúc tạo ra phôi có hình dạng gần như lưới, nhưng các bề mặt chức năng quan trọng của vòi khử nitrat lại phụ thuộc vào quá trình xử lý hậu kỳ chính xác.
Tập trung gia công cho lỗ vòi phun và bề mặt bịt kín
Lỗ khoan lỗ phun, mặt bịt kín, kết nối ren và giao diện lắp đặt yêu cầu gia công CNC có dung sai chặt chẽ.
Hình dạng lỗ cuối cùng trực tiếp kiểm soát góc phun, kích thước giọt và tốc độ dòng chảy.
Hợp kim gốc niken và coban rất khó gia công.
Các cửa hàng sản xuất vật đúc vòi phun khử nitrat cần phải lựa chọn dụng cụ, thông số cắt và chiến lược làm mát phù hợp để tránh làm cứng vật liệu, rách bề mặt và lệch kích thước.
NDT bắt buộc và kiểm tra nghiệm thu
Kiểm tra chấp nhận tiêu chuẩn đối với vật đúc vòi khử nitrat quan trọng thường bao gồm:
- Thử nghiệm thẩm thấu PT để phát hiện các vết nứt bề mặt, vết rách nóng và độ xốp lộ ra ngoài;
- Kiểm tra siêu âm UT để phát hiện độ co ngót hoặc tạp chất dưới bề mặt ở các phần dày;
- Kiểm tra rò rỉ thủy tĩnh để xác minh rằng các kênh dòng chảy bên trong không có rò rỉ xuyên qua;
- Kiểm tra kích thước CMM để xác nhận kích thước lỗ, góc phun và kích thước lắp khớp với bản vẽ.
Các lựa chọn sau điều trị
Sự thụ động thường được áp dụng cho vòi phun bằng thép không gỉ và hợp kim niken để cải thiện khả năng chống ăn mòn bề mặt.
Việc xử lý nhiệt ổn định có thể được chỉ định để giảm ứng suất đúc dư trước khi lắp đặt.
Bề mặt cứng có thể được xem xét để bảo vệ chống mài mòn bổ sung trong môi trường xói mòn tro bụi khắc nghiệt.
Các kịch bản ứng dụng phổ biến của vòi phun khử nitrat
Vòi phun khử nitơ đúc được triển khai rộng rãi trên khắp các cơ sở xử lý khí thải cố định:
- Hệ thống khử Nitơ SCR, SNCR của nhà máy nhiệt điện than;
- Bộ phận khử khí thải lò nung xi măng;
- Nồi hơi đốt rác thải thành năng lượng và sinh khối;
- Dự án xử lý khí thải lò đốt, lò đốt công nghiệp.
Bạn có thể tìm thấy vòi phun khử nitrat đúc tùy chỉnh trên trang sản phẩm chuyên dụng của chúng tôi.
Để biết thêm thông tin cơ bản về sản xuất linh kiện tương tự, bạn có thể xem lại hướng dẫn của chúng tôi về đúc hợp kim nhiệt độ cao.
Câu hỏi thường gặp
Tôi có thể sử dụng vòi phun đúc 316L tiêu chuẩn để khử nitrat ở mức độ cao không?
Nói chung là không. 316L có độ bền nhiệt độ cao hạn chế và khả năng chống chịu amoni bisulfat và xói mòn tro bay kém.
Nó không phù hợp với hầu hết các môi trường khử nitrat nặng. Nó chỉ có thể được chấp nhận ở các vòng khử nitrat không tới hạn, nhiệt độ cực thấp, khí thải sạch.
Có phải việc đúc đầu tư luôn được yêu cầu cho các vòi khử nitrat không?
Đối với các vòi phun tùy chỉnh có lối đi bên trong phức tạp hoặc thiết kế phun nhiều cổng, việc đúc mẫu chảy được ưu tiên hơn.
Các vòi phun một lỗ đơn giản đôi khi có thể được gia công từ phôi thanh, nhưng điều đó nằm ngoài phạm vi của hướng dẫn đúc này.
Chế độ hư hỏng thường gặp nhất của quá trình đúc vòi khử nitrat là gì?
Xói mòn cục bộ ở mép lỗ phun, sau đó là vết nứt do ăn mòn do mỏi bắt đầu từ độ xốp của vật đúc ẩn hoặc các khuyết tật bao gồm.
Vòi phun hợp kim vệ tinh có thể được sửa chữa sau khi bị xói mòn?
Thiệt hại do xói mòn nhỏ đôi khi có thể được sửa chữa bằng cách cải tạo bề mặt cứng, nhưng tính khả thi của việc sửa chữa phụ thuộc vào độ dày thành còn lại và vị trí bị mòn.
Các vật đúc vòi phun bị ăn mòn hoặc nứt nặng thường cần phải thay thế.
