科學(xué)技術(shù)德士古氣化爐工藝燒嘴損壞原因分析郭立國呂文學(xué)楊貴林大慶石化公司化工二廠丁辛醇車間黑龍江大慶163000[摘要]本文對德士古氣化爐工藝燒嘴的損壞原因進行了分析，并提出了避免工藝燒嘴損壞的措施，提高氣化爐工藝燒莆的運行周期[關(guān)鍵詞]工藝燒嘴鈷基合金高溫合金 壓差殘?zhí)?.概述量等因素有關(guān)。有機物積垢主要為渣油在高溫下形成的聚合物或縮聚1.1燒嘴情況物。聚合物是由渣油中烴類溶解的微量氧引發(fā)的，發(fā)生氧化鏈反應(yīng)生造氣裝置采用德士古專利技術(shù)，利用重油不完全氧化法生產(chǎn)合成成的， 渣油中的金屬離子又能加速鏈增長，反應(yīng)生成的聚合物粘在一氣。其原理是將重油、蒸汽、氧氣按-定的比例混合， 通過氣化爐頂起， 沉積在金屬表面上形成積垢。的特殊設(shè)備一工藝燒嘴噴入高溫氣化爐內(nèi)進行快速 不完全氧化發(fā)應(yīng)，(2)溫度對結(jié)垢的影響生產(chǎn)由H2和CO為主要成分的合成氣。工藝燒嘴是造氣流程中的關(guān)鍵渣油高溫”下結(jié)垢行為可以看作是一個復(fù)雜的連串反應(yīng)，溫度越高部件，是德士古專利的一個組成部分。1986年開工時， 直接由國外引結(jié)垢越嚴(yán)重, 而且當(dāng)超過一-定溫度時，結(jié)垢速度加快。進的共有三臺，位號分別為1401A/1401B/1401C. 1987年又委托哈爾濱(3)渣油流量對結(jié)垢的影響濱江電器廠測繪并仿制了四臺。現(xiàn)共有工藝燒嘴1401A/B/CIDIEIF/H共渣油流量越小，在積垢管道內(nèi)經(jīng)歷高溫的時間越長，結(jié)垢越嚴(yán)臺。重。車間曾多次經(jīng)歷化-來重油流量不足的現(xiàn)象，這很容易引起燒嘴1.2燒嘴結(jié)構(gòu)簡介:的結(jié)垢。內(nèi)芯頭端部堆焊Selite 6鈷基合金:內(nèi)芯頭體部材質(zhì)為nconel 600(4)雜質(zhì)的影響鎳基合金;內(nèi)芯桿材質(zhì)2520合金。重油中的灰分、金屬含量、殘?zhí)?、水分等的指?biāo)以及密度.粘工藝燒嘴的重油蒸汽環(huán)形通道間除為8.5mm,經(jīng)過縮徑段變徑之度等如果不符合相關(guān)的設(shè)計要求都會引起燒嘴內(nèi)部堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。后間隙縮小，至燒嘴頭處間隙僅為4.3土0.25mm。車間曾對金屬含量進行了監(jiān)測，金屬中的鐵、鈉、鈣、鎳等會與重油中的聚合物等發(fā)生氧化反應(yīng)形成高熔點的氧化物析出粘結(jié)在燒嘴內(nèi)壁2.燒囑損壞經(jīng)過2005年6月29日，造氣爐碳洗塔間壓差PDR4133值為0.8Mpa,上，從而堵塞燒嘴通道。在對金屬含量的分析中，我們發(fā)現(xiàn)重油中的高于正常壓差值0.7Mpa,至8月12日壓差PDR4133從0.8Mpa上漲到金屬含量都很少， 原料重油中的金屬含量不會對燒嘴的運行產(chǎn)生影1.15Mpa左右，并且呈上漲趨勢。.相關(guān)不正常的現(xiàn)象為:(5)蒸汽流量的影響1)氣化爐重油泵3202出口壓力升高，從原來的3.8Mpa左右，升氣化反應(yīng)中蒸汽的作用是非常重要的，加入蒸氣會大大降低原料高到43Mpa左右。油的粘度，霧化原料油，使氣化反應(yīng)完全。適當(dāng)加入蒸氣可增加火焰2)入氣化爐蒸汽量逐漸降低。長度，使黑區(qū)增長，熱點下移,降低燒嘴的溫度,保護燒嘴。當(dāng)蒸汽3)從7月初發(fā)現(xiàn)壓差高開始，至8月12日檢修前，壓差變化有反流量減小時，就會因蒸汽量的減小造成燒嘴頭部的損壞。復(fù)增高的趨勢。當(dāng)入爐壓差高到- -定程度時，突然下降至0.8Mpa左3.2燒嘴質(zhì)量問題右，隨后又出現(xiàn)逐漸升高趨勢，如此反復(fù)共3次。將損壞的燒嘴內(nèi)芯取出進行光譜分析,未發(fā)現(xiàn)異常。當(dāng)時運行的工藝燒嘴位號為1401E,懷疑是工藝燒嘴的問題。8月造氣爐燒嘴從裝置開工至現(xiàn)在，運行總時長為30個月，最長運行12日,停車檢修，吊出燒嘴發(fā)現(xiàn)燒嘴頭部嚴(yán)重損壞，燒嘴內(nèi)芯頭端部周期為9個月， 修理次數(shù)為7次，損壞原因分別為內(nèi)芯炸脹(1次) .環(huán)隙變形(5次) .燒嘴頭脫落(1次) .鈷基合金已燒掉，套管內(nèi)部結(jié)碳嚴(yán)重。從1986年燒嘴投用至今, 7次損壞情況都是燒嘴頭部變形或燒3.燒喇損壞原因分析損。而修復(fù)時，對燒嘴頭部鈷基、鎳基合金進行整體更換的次數(shù)非常3.1燒嘴頭堵塞有限，大多是在原有基礎(chǔ)上進行修復(fù)，返修多次就會造成頭部高溫合工藝燒嘴的重油蒸汽環(huán)形通道間隙為8.5mm,經(jīng)過縮徑段變徑之金滲鐵、滲碳等缺陷的存在，而且補焊后在熱影響區(qū)會發(fā)生再結(jié)晶的后間隙縮小，至燒嘴頭處間隙僅為4.3+0.25mm.如果入爐重油中的現(xiàn)象，使合金個別部位晶粒不均勻，從而導(dǎo)致燒嘴內(nèi)芯頭部合金的熱碳黑或其它雜質(zhì)含量多,過多的碳黑顆粒和雜質(zhì)不但影響重油的霧化穩(wěn)定性能和熱強性能下降，即在高溫下抗氧化、抗氣體腐蝕、抗塑性效果，而且有可能粘結(jié)在環(huán)形通道內(nèi)壁上，尤其在變徑處和燒嘴頭處變形、抗斷裂的能力下降，一旦發(fā)生過燒現(xiàn)象， 就很容易發(fā)生燒卷、容易產(chǎn)生這樣的粘結(jié)現(xiàn)象，造成進料阻力增大，從而導(dǎo)致PDR4133壓缺口甚至饒損現(xiàn)象。差增高。根據(jù)當(dāng)時的運行情況看，PDR4133壓差高，入氣化爐重油壓33工藝操作原因力增高，蒸汽流量降低，正是燒嘴重油蒸氣環(huán)形通道堵塞所導(dǎo)致的現(xiàn)由于裝置開、停車及負荷的改變，在調(diào)整的過程中，使入爐的氧象油比發(fā)生變化，當(dāng)氧油比變大時，爐溫瞬間急劇增加。據(jù)有關(guān)文獻報3.1.1引起燒嘴頭堵塞的原因道，原料油與蒸汽混合形成的兩相流與氧氣- -起離開燒嘴，并于適當(dāng)(1) 重油質(zhì)量處達到充分混合。劇列發(fā)成、整前出大 量的熱，火焰中心溫度可達到現(xiàn)使用的原料重油來自煉油廠的減壓渣油，該渣油是各種復(fù)雜1600~中國煤化工高，這樣勢必會造成燒的烴類化合物的混合物，其中含有很多環(huán)芳烴、過渡金屬及非烴類化嘴的溫合物等，所以其性質(zhì)是各組分性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。據(jù)文獻報道:渣油高損地MHCNMHG溫結(jié)垢原因十分復(fù)雜，與渣油化學(xué)組成、經(jīng)受的加工溫度及管內(nèi)的流(下轉(zhuǎn)第107頁)108科學(xué)技術(shù)(1)電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成(2)超聲清洗槽:超聲頻率為40kHz, 經(jīng)超聲波換能器轉(zhuǎn)換為電氣控制系統(tǒng)包括操作面板.控制柜、氣缸、伺服電機、傳感高頻機械震蕩傳送到清洗液中， 利用空化效應(yīng)產(chǎn)生的大量小氣泡連續(xù)器、電磁閥、加熱元件、泵等?？刂乒癜惭b于設(shè)備后側(cè)的上端，為全 轟擊硅片表面，使夾縫中的污垢剝落。清洗液溫度升高時氣泡數(shù)量增封閉式，內(nèi)部有干燥的壓縮空氣，通防止酸霧腐蝕電器元件。操作面加， 對產(chǎn)生氣泡有利，但溫度過高，氣泡中蒸氣壓增大，空化強度會板位于設(shè)備前端，上面裝有觸摸屏、溫控儀及電源啟動、停止、急停降低。 實驗證明在40C ~ 50C之間，超聲效果最好。按鈕。(3)加熱去膠槽:該槽主要用水與乳酸的混合液浸泡來脫膠。(2)程序控制水和酸的比例大約是3: 1. 液體溫度為70C。隨著清洗時間的增加，本設(shè)備通過PLC控制，按照生產(chǎn)工藝的要求，對觸摸屏和PLC進溶 液濃度會逐漸降低，但溶液濃度不能低于10%，否則清洗效果反而行了編程設(shè)計，控制模式分為自動和手動，在自動模式下，按運行降低。 溶液溫度也不可以太高，超過85C后，不利于脫膠。后，操作員工只需要上料和下料即可，設(shè)備將自動運行，實現(xiàn)清洗和(4)溢流反沖洗槽:該槽的主要作用是降低硅片表面溫度和除脫膠功能。手動方式則可以進行單獨工藝動作，主要用于檢修和實掉前 面脫膠槽的酸味，槽內(nèi)溫度大約為30C ~40C,液體溫度不應(yīng)該驗。各清洗槽的工藝清洗時間及其它一些工藝相關(guān)參 數(shù)可以在觸摸屏太低， 以防止硅片由高溫環(huán)境進入低溫環(huán)境是造成裂片。上設(shè)置。系統(tǒng)可以編譯并存儲多條清洗工藝程序，用戶可以根據(jù)需要GYQ6硅片預(yù)清洗機是我們自主研發(fā)的設(shè)備，該設(shè)備操作簡單，進行修改或儲存。運行穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本更適合大批量生33.I藝清洗系統(tǒng):工藝清洗包含四個部分，分別為強力噴淋沖產(chǎn), 已經(jīng)廣泛運用于硅片制造廠生產(chǎn)，對提高硅片成品率起重要作洗槽，超聲清洗槽，脫膠槽，溢流反沖洗槽。用，該設(shè)備可以兼容日本NTC.瑞士的梅耶博格和HCT及安永等多家(1)強力噴淋沖洗槽:該槽通過氣缸帶動噴淋管做旋轉(zhuǎn)運動，線切割機切割出來的硅片。來反復(fù)沖洗硅片，從而得到比較潔凈的硅片。噴管前面加磁力泵以增強水壓，水壓以及流量控制要適當(dāng)，水壓太大容易沖壞硅片，太小又參考文獻:沖洗不干凈，流量太大容易造成浪費，太小清洗不干凈。經(jīng)過大量實[1]李彥林羊建坤任丙彥 《太陽能級硅片線切割工藝中砂漿驗證明噴管出水口壓力為2kg/cm2時沖洗效果最好。噴管上面出水口與硅片損傷層研究》要密而小，保證噴淋出來可以形成水幕結(jié)構(gòu)，水流均勻，防止有清洗[2]劉玉嶺檀柏梅張楷亮《超大規(guī)模集成電路襯底材料性能盲區(qū)。該功能槽為設(shè)備關(guān)鍵部分，是沖洗砂漿的主要清洗槽。及加工測試技術(shù)工程》(上接第108頁)從2005年6月初檢修后，碳回收系統(tǒng)波動過兩次，裝置停車過兩量，這有利于提高燒嘴的壽命。次，這造成了入爐重油質(zhì)量和入爐氧油比的改變，導(dǎo)致燒嘴重油蒸汽422定期監(jiān)測重油成份的變化,當(dāng)碳回收系統(tǒng)波動時，減少碳回環(huán)形通道堵塞，使燒嘴噴出的混合點上移，燒嘴溫度升高，在燒嘴內(nèi)收系統(tǒng)返回氣化爐的含碳重油量，當(dāng)碳回收操作正常后，逐漸恢復(fù)返芯端部熱強性能不足的條件下，造成燒嘴內(nèi)芯端部損壞?；亓?，并做好這一部分的重油成分監(jiān)測。4.避免措施4.2.3對外來的原料重油進行監(jiān)控，一旦外來重油流量波動時，要4.1設(shè)備維修質(zhì)量控制及時調(diào)整入爐氧氣量，防止系統(tǒng)過氧,造成燒嘴的損壞。4.1.1維修方必須提供堆焊焊絲的材質(zhì)證明書4.2.4監(jiān)控好爐溫，定期對造氣爐發(fā)生器同一環(huán)度的各點溫度進行4.1.2維修方必須提供合金堆焊后的射線探傷檢驗報告對比分析，及時掌握燒嘴火焰是否存在偏噴現(xiàn)象。4.13維修方必須提供檢修后的打壓試漏方面的證明材料4.1.4對于已修復(fù)三次以上的合金部分，在檢修時，盡量不采用補焊、打磨修復(fù)的方法，要重新堆焊整個燒嘴內(nèi)芯頭部。42工藝控制措施[]T辛醇裝置工藝技術(shù)規(guī)程(內(nèi)部資料)4.2.1在調(diào)整負荷時，嚴(yán)格控制氧油比，并適當(dāng)加大入爐的蒸汽[2]丁辛醇裝置技術(shù)資料匯編(內(nèi)部資料)(上接第109頁)從表1可以看到，用拉格朗日多項式插值時，當(dāng)階數(shù)取15時,數(shù)，本文只利用統(tǒng)計方法，該問題還需要進~一步探討。內(nèi)插精度最高，X. Y、23個坐標(biāo)的最大標(biāo)準(zhǔn)差為0.28cm,最大誤差為0.31cm。四、結(jié)柬語在各種多項式中，切比雪夫多項式不僅公式簡潔，占用計算機[]余鵬,孫學(xué)金,趙世軍GPSE星廣播星歷軌道誤差的探討[].測繪通報2004.(3):6-16.內(nèi)存少，而且逼近效果最佳，在時間段的兩端近似性也很好[2]。[2]張志涌等.精通MATLAB 6 5版[M].北京:北京航空航天大學(xué)出本文采用切比雪夫多項式擬合了2002年1月1日的GPS精密坐標(biāo)，并版社,2003.對各階擬合精度進行了統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)將多項式展開到15階，可[3]蔡艷輝,程鵬飛,李夕鍛.衛(wèi)星坐標(biāo)的內(nèi)插和報合(J].全球定位累達到毫米級的擬合精度,通過誤差分析可知，僅采用觀測數(shù)據(jù)當(dāng)天統(tǒng),2003的精密星歷，利用切比雪夫多項式擬合獲得觀測數(shù)據(jù)對應(yīng)的精密衛(wèi)中國煤化工星歷的插值方1D,飛行星位置，其插值精度足以滿足大部分定位要求。完全滿足觀測值仿器控制YHCNM H G_GPS orbit itepolatio真、定位與定軌等對精密坐標(biāo)的需要，而階數(shù)過高或過低，都會降低擬合精度。由于現(xiàn)在還沒有-種高效的方法能確定最佳多項式階straeigsl(J.GPS Sluos,2003.6: 265-267.107