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客户案例

耐磨管在重介质选煤系统中的应用

时间:2017-11-17 21:19来源:未知 作者:admin 点击:
  

由于介质管路输送的是硬度大、磨蚀性强的介质悬浮液,对有压给料的旋流器入料管,除了输送介质悬浮液以外,还包括煤及矸石。因此,与煤泥水混合输送管道相比,介质管道磨损速度要快,特别是有压管道,如旋流器的入料管、脱介筛入料管等。依据管道材料和流动方式不同,一般的金属管道材使用寿命大约在几个月到一年左右。管道的严重磨损不仅造成了大量的材料浪费和介质的跑、冒、滴、漏,而且频繁的管道维修更换,增加了工人的劳动强度,加大了生产成本。

图(1)是洗煤厂现场,耐磨管很多,管径也不统一,有时需要现场测量
近年来,耐磨技术与耐磨材料的开发飞速发展,耐磨管技术除了在金属矿山、建筑、电厂等领域应用以外,在重介质选煤领域也得到广泛推广,大大提高了重介管路的使用寿命,减少了维修工作量和材料消耗,推动了重介质选煤技术的快速发展。
1、常用的耐磨介质管
常见的耐磨管主要有铸石管、陶瓷耐磨管、合金耐磨管等。铸石是以天然岩石为主要原料,经配料、溶化、烧铸、退火而成的一种无机非金属材料。它具有优良的耐磨、耐腐蚀性能。我国的冶金、火电、矿山、化工建材等部门都广泛地应用铸石材料。生产铸石的主要原料是自然界分布十分广泛的玄武岩和辉绿岩,它们是基性岩浆岩,化学成分相对稳定。铸石管比合金管耐磨、坚韧,同时具有很高的耐腐蚀性能,可抗除氢氟酸和过热的磷酸外的任何酸碱腐蚀。但是铸石管密度高,脆性大,不耐冲击,易破碎,生产工艺复杂,安装维修不方便。
陶瓷耐磨管是采用自蔓延高温合成离心机制造的。把无缝钢管放在离心机的管模内,在钢管内加入铁红和铝粉混合物。这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定速度后,经火星点燃铝热剂,铝热剂立即自己燃烧,燃烧迅速蔓延,并在蔓延时发生剧烈的化学反应,铝热剂反应后生成物为刚玉和铁,同时放出大量的热量,是钢管内原来物料以及反应后的生成物,即使熔点为2045°的刚玉也都会全部熔化,由于反应非常迅速,只有数秒钟,熔融反应物在离心力作用下,迅速按密度大小进行分离。铁被离心力甩到钢管内壁,Al2O3 则分布在铁的内层。由于钢管迅速吸热和传热,Al2O3 和Fe迅速达到凝固点,很快分层凝固。最后形成的陶瓷耐磨管从内到外分别为刚玉陶瓷层、以铁为主的过渡层,以及外部的钢管层。高温熔融的铁液
和Al2O3 液,与钢管内壁接触,使钢管内壁处于半熔融状态,使铁层和钢管形成冶金结构,铁层与刚玉陶瓷层间液形成牢固结合,其结合压减强度(即在轴向把陶瓷层压出时强度)>15MPa;陶瓷耐磨管压溃强度(即从管外把管内陶瓷压碎时的强度)>350MPa。

图(2)内衬陶瓷耐磨管是选煤厂最常见的管道
陶瓷耐磨管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑管等有本质的区别。陶瓷耐磨管外层是无缝钢管,内层是刚玉,这种刚玉是熔融状态下在离心机作用下浇铸而成。刚玉层硬度高达HV1200~1400,它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多,可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层,这比耐磨合金铸钢管、铸石管既靠成分和组织,又靠厚度来抗磨已经有了质的飞跃。相同规格和单位长度的陶瓷耐磨管质量只有耐磨合金钢管的1/2,铸石管的1/3;其每米工程造价降低30%~40%;因此陶瓷耐磨管除了在性能上优越外,在工程造价上也有明显优势。
陶瓷耐磨管抗热冲击性能好,这一性能在工程施工中大有用处。由于外层是钢铁,加之内层升温也不崩裂,在施工中,对法兰,吹扫口
等可以进行焊接,也可用直接焊接方法进行管道连接,这比耐磨合金铸石管和铸石管在施工中不易焊接和不能焊接更胜一筹。万一生产现场因特殊原因,陶瓷耐磨管出现破裂情况,可立即进行应急焊接,以保证安全生产和防止环境污染。需要注意的是,陶瓷耐磨管内陶瓷层厚度不均匀性较大,在运输、安装、敲打以及两支架间自重弯曲变形时,可能会发生破裂脱落,从而导致工作时的不均匀磨损,影响使用寿命,甚至会造成短期局部的钢管破损。

图(3)近几年应用比较多的碳化硅陶瓷耐磨管
超高复合耐磨管是一种内外管组合的管道。它以高分子材料为主材,加入必要的添加剂、助剂制作成耐磨内管,以Q235钢板为原料,卷板焊接制成外管。该类管道具有高的耐磨性,良好的耐蚀性;整体具有一定的力学性能(强度、韧性),抗冲击,起支撑作用,承受外部压力,以免坍塌;并能够适应环境温度的变化,质量轻,容易操作加工。超耐磨复合管耐磨性能优异,使用寿命长,机械噪音小,使用该产品可改变选煤厂以前管道更换频繁,停机时间长,维修量大的局面,即提高了选煤厂的效率,又减轻了工人劳动强度,降低了维修工作量。表10-16为陶瓷耐磨管与超耐磨复合管的技术经济指标比较,供选用参考。

图(4)随着新材料的应用,超高管物美价廉,在选煤厂应用的更普便
2.耐磨管的使用和维护
首先,除合金管以外,目前常用的耐磨管都是依靠一层复合耐磨材料提高管路的寿命。不管是什么工艺,耐磨层和基层结合强度再大,也是属于异质材料之间的结合,不可能达到浑然一体。因此对安装,特别是焊接工艺要求很高。
其次,复合层虽然硬度很大,但是往往却很脆,特别是陶瓷耐磨管,陶瓷层的抗冲击性相对要差一些。因此在运输、安装、维护过程中要严禁摔、敲、砸,避免复合层与基层的脱离。对复合耐磨管而言,如果其耐磨层损毁以后,其耐磨性能也就丧失了。例如在生产中出现堵管,利用敲打震动的办法清堵。对普通的管道可以,但是对由耐磨层的管道却是应该严格禁止的。
在管道安装过程中,往往由于焊接不当导致焊接的部位耐磨层或多或少地遭到破坏,一般的影响范围在焊缝左右2~5mm,甚至可能出现局部的脱落,导致该区域的耐磨性降低。因此,部分选煤厂在新厂设计时,往往根据管路设计图纸,直接向厂家定制,特别是弯管、三通、弯头、分配管等。这对介质管路的设计提出了更高的要求。也有部分厂考虑到设计、施工水平,往往在首次采用可加工性比较好的普通管路,在系统正常运行后,并对系统管路进行实测后,根据测试图纸向管道生产厂家定制耐磨管,在必要的时候进行更换。老厂改造时也可采用这种办法。


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