لوله های اصلاح کننده DRI: مواد، طراحی، حالت های خرابی و راهنمای تدارکات

Content

1 آنچه که یک لوله اصلاح کننده DRI در واقع انجام می دهد
2 شرایط عملیاتی که طراحی لوله را هدایت می کند
3 مواد و متالورژی: جایی که مقاومت در برابر خزش تعیین می شود
4 حالت‌های شکست و بازرسی: قبل از اینکه ترک گیاه را متوقف کند به چه چیزی توجه کنید
5 چک لیست تهیه برای لوله های اصلاح کننده DRI
6 سوالات متداول: انتخاب و نگهداری لوله اصلاح کننده DRI

لوله های اصلاح کننده در یک کارخانه آهن کاهش یافته مستقیم (DRI) لوله های مبدل حرارتی معمولی نیستند. آنها در داخل یک رفرماتور آتش‌زا قرار می‌گیرند، جایی که گاز طبیعی، بخار و گاز بازیافتی در حدود 850 تا 950 درجه سانتیگراد واکنش می‌دهند تا هیدروژن و مونوکسید کربن تولید کنند که سنگ آهن را کاهش می‌دهد. هنگامی که آن لوله ها خزش می کنند، کربوره می شوند، یا ترک می خورند، ماژول DRI گاز کاهشی خود را از دست می دهد و تولید متوقف می شود. راهکار عملی: ابتدا لوله‌های اصلاح‌کننده DRI را بر اساس شرایط عملیاتی، سپس بر اساس آلیاژ، کیفیت ریخته‌گری، طرح بازرسی و استراتژی قطعات یدکی مشخص کنید – نه تنها بر اساس قیمت هر کیلوگرم.

لوله اصلاح کننده DRI سری لوله های کوره DRI Tuopu به طور ویژه برای کوره های آهن کاهش یافته مستقیم (DRI) طراحی شده است که مقاومت حرارتی عالی، استحکام مکانیکی و کارکرد طولانی مدت را ارائه می دهد. مشاهده محصول →

آنچه که یک لوله اصلاح کننده DRI در واقع انجام می دهد

در یک فرآیند DRI مبتنی بر گاز معمولی، ریفرمور قلب شیمیایی گیاه است. مخلوطی از گاز طبیعی و بخار را به گاز سنتز یا گاز سنتز تبدیل می کند که بیشتر هیدروژن و مونوکسید کربن است. آن گاز سنتز سپس به کوره شفتی وارد می شود، جایی که اکسیژن را از گلوله های سنگ آهن جدا می کند. لوله های اصلاح کننده مخازن واکنش هستند: آنها حاوی کاتالیزور هستند و گرما را از مشعل های کوره به گاز فرآیند منتقل می کنند.

اصلاح کننده های DRI اغلب با پتانسیل کربن بالاتر و نسبت بخار به کربن متفاوت نسبت به رفرم کننده متان بخار معمولی کار می کنند. این مهم است زیرا دیواره لوله هم دمای بالا و هم اتمسفر گازی را می بیند که می تواند آلیاژ را کربوره یا اکسید کند. لوله ای که در یک نیروگاه هیدروژنی به خوبی عمل می کند ممکن است برای یک اصلاح کننده DRI بدون بررسی دقیق ترکیب گاز، شار حرارتی و چرخه مناسب نباشد. برای دید وسیع تری از نحوه قرار گرفتن اصلاح کننده در جدول جریان DRI، این بررسی را ببینید فناوری DRI و راه حل های تجهیزات اصلی .

شرایط عملیاتی که طراحی لوله را هدایت می کند

طراحی با تعادل حرارتی و مواد مجوز دهنده فرآیند شروع می شود. سپس قطر لوله، ضخامت دیواره و آلیاژ برای زنده ماندن در طول عمر خزش انتخاب می شوند. یک تغییر کوچک در دما تأثیر زیادی دارد: در لوله‌های اصلاح‌کننده آلیاژی بالا، افزایش 20 درجه سانتی‌گراد در دمای فلز لوله می‌تواند عمر خزش باقی‌مانده را تقریباً به نصف کاهش دهد. فشار، تنش حلقه را اضافه می کند، و چرخه حرارتی آسیب خستگی را اضافه می کند که با یک محاسبه تنش ساده قابل مشاهده نیست.

محدوده عملیاتی معمول برای لوله های اصلاح کننده DRI. مقادیر واقعی به مجوز دهنده فرآیند و طراحی کارخانه بستگی دارد.
پارامتر	محدوده معمولی	چرا مهم است
دمای واکنش	850-950 درجه سانتیگراد	محرک اصلی زندگی خزش
فشار عملیاتی	10-30 بار	تنش حلقه و ضخامت دیوار را تنظیم می کند
جو گاز	H2، CO، CO2، CH4، H2O	پتانسیل کربورسازی و اکسید شدن در طول لوله متفاوت است
چرخه های حرارتی	5-50 در سال	آسیب خستگی حرارتی را اضافه می کند
زندگی طراحی	80000-120000 ساعت	فواصل بازرسی و استراتژی یدکی را تعریف می کند

برای تهیه، نقشه لوله معمولاً حداقل ضخامت دیواره، حداکثر بیضی و حداکثر انبساط قطری مجاز پس از سرویس را مشخص می کند. این اعداد تنها در صورتی معنی دار هستند که خریدار و سازنده لوله در مورد روش بازرسی و نقطه مرجع برای خوانش ابعاد توافق داشته باشند.

مواد و متالورژی: جایی که مقاومت در برابر خزش تعیین می شود

لوله اصلاح کننده Tuopu's Reformer Tube برای واکنش های شیمیایی با دمای بالا در کوره های صنعتی طراحی شده است که از انتقال حرارت کارآمد، یکپارچگی ساختاری و طولانی مدت اطمینان حاصل می کند. مشاهده محصول →

اکثر لوله های اصلاح کننده DRI به صورت گریز از مرکز از فولادهای مقاوم در برابر حرارت با آلیاژ بالا ریخته می شوند. فرآیند ریخته‌گری یک ساختار دانه‌ای ستونی ایجاد می‌کند که در خزش قوی‌تر از ریخته‌گری استاتیک از همان شیمی است. خانواده‌های رایج 25Cr-35Ni (اغلب HP نامیده می‌شوند) و 35Cr-45Ni هستند، با افزودنی‌های نیوبیم، تنگستن یا میکروآلیاژی که برای تثبیت کاربیدها و بهبود استحکام در دمای بالا استفاده می‌شوند.

انتخاب آلیاژ، تعادل بین استحکام خزشی، مقاومت در برابر کربوریزاسیون و جوش پذیری است. محتوای نیکل بالاتر معمولاً مقاومت در برابر اتمسفرهای کربوردار را بهبود می بخشد اما می تواند هدایت حرارتی را کاهش دهد. نیوبیم و تنگستن کاربیدهای پایداری را تشکیل می دهند که تغییر شکل خزش را کند می کنند. لوله ای با شیمی مناسب اما کیفیت ریخته گری ضعیف - تخلخل گاز، انقباض، یا شبکه کاربید نامطلوب - ممکن است زودتر از بین برود حتی اگر گواهی درجه صحیح را نشان دهد.

خزش 45%

کربوریزاسیون 25%

خستگی حرارتی 15%

گرمای بیش از حد 10%

5% دیگر

هنگام مقایسه قیمت‌ها، شیمی اندازه‌گیری شده واقعی، گزارش ساختار دانه و نتایج آزمایش‌های غیرمخرب روی هر لوله را بخواهید - نه فقط یک گواهی کارخانه عمومی. تأمین‌کننده‌ای که به‌صورت گریز از مرکز لوله‌ها را درون خانه ریخته‌گری و ماشین‌کاری می‌کند، اغلب می‌تواند آن متغیرها را به طور مداوم کنترل کند. همان کنترل‌های تولیدی که برای لوله‌های اصلاح‌کننده در دمای بالا استفاده می‌شوند، برای هندسه‌های خاص DRI، از جمله ضخامت دیوار، تمرکز، و آماده‌سازی انتهایی اعمال می‌شوند.

حالت‌های شکست و بازرسی: قبل از اینکه ترک گیاه را متوقف کند به چه چیزی توجه کنید

لوله های اصلاح کننده DRI معمولاً به آرامی و سپس به طور ناگهانی خراب می شوند. قسمت کند خزش است: قطر لوله رشد می کند، دیوار نازک می شود و آلیاژ استحکام خود را از دست می دهد. قسمت ناگهانی یک ترک یا برآمدگی است که باعث خاموش شدن برنامه ریزی نشده می شود. بنابراین بازرسی یک ابزار مدیریت زندگی است، نه یک آزمون پذیرش یک بار.

خزش: قطر بیرونی را در مکان های مشخص شده در هر کمپین اندازه گیری کنید. رشد قطری 1-2٪ ممکن است نظارت دقیق تر را توجیه کند. 3-5٪ اغلب باعث برنامه ریزی جایگزین می شود.
کربوریزاسیون: کربن در دیواره لوله پخش می شود و کاربیدهای شکننده را تشکیل می دهد. تست اولتراسونیک و بررسی سختی می تواند عمق آسیب را نشان دهد.
خستگی حرارتی: چرخه‌های راه‌اندازی و خاموشی، به‌خصوص در نزدیکی جوش‌ها و تکیه‌گاه‌ها، ترک ایجاد می‌کنند. بازرسی نافذ رنگ یا جریان گردابی به یافتن زودهنگام آنها کمک می کند.
گرمای بیش از حد: نقاط داغ محلی ناشی از ناهماهنگی مشعل یا انسداد کاتالیزور می تواند عمر خزش را به سرعت کاهش دهد. ترموگرافی مادون قرمز در حین کار مفید است.
اکسیداسیون: بخار و دی اکسید کربن می توانند سطح داخلی را رسوب دهند. مقیاس انتقال حرارت را کاهش می دهد و می تواند بر روی کاتالیزور بپاشد.

یک طرح بازرسی عملی ترکیبی از بررسی های بصری، قرائت ابعاد و حداقل یک روش حجمی مانند آزمایش اولتراسونیک است. فرکانس به شدت عملیات بستگی دارد، اما بسیاری از کارخانه‌های DRI لوله‌ها را هر 12 تا 24 ماه و پس از هر حرکت دمایی قابل توجهی بازرسی می‌کنند.

چک لیست تهیه برای لوله های اصلاح کننده DRI

خرید لوله های ریفرمر مانند خرید لوله نیست. لوله یک بخش تحت فشار، یک ظرف کاتالیزور و یک سطح انتقال حرارت است. مشخصات خرید باید تامین کننده را مسئول نتایج قابل اندازه گیری کند، نه فقط شیمی.

بسته داده های فرآیند: ترکیب گاز، دما، فشار، شار حرارتی و تاریخچه چرخه را ارائه دهید. تامین کننده باید ضخامت آلیاژ و دیواره را در برابر آن شرایط تایید کند.
شیمی و ریزساختار: به شیمی اندازه گیری شده، مورفولوژی کاربید و ساختار دانه نیاز دارد. برای لوله های ریخته گری گریز از مرکز، ناحیه ستونی باید به خوبی توسعه یافته و عاری از جداسازی مضر باشد.
تلورانس های ابعادی: قطر خارجی، ضخامت دیوار، بیضی، صافی و طول را مشخص کنید. برای لوله های جایگزین، هندسه اصلاح کننده موجود را مطابقت دهید.
آزمایش غیر مخرب: در مورد آزمایش اولتراسونیک، آزمایش رادیوگرافی یا بازرسی نافذ رنگ برای هر لوله توافق کنید. معیارهای پذیرش را قبل از تولید تعریف کنید.
تست فشار و نشتی: ممکن است آزمایش هیدرواستاتیک یا پنوماتیک مورد نیاز باشد. فشار تست، مدت زمان و مستندات را تایید کنید.
اسناد و قابلیت ردیابی: اعداد حرارتی، گزارش‌های آزمایش و گواهی‌ها باید به دنبال هر لوله به سایت باشند. این برای ارزیابی های خزش آینده اهمیت دارد.
بسته بندی و حمل و نقل: لوله های Reformer طولانی و مستعد آسیب هستند. درپوش های انتهایی، فاصله ساپورت و محافظت در برابر خم شدن در حین حمل را تأیید کنید.
استراتژی یدکی: تعداد کمی از لوله ها را به عنوان یدکی حیاتی نگه دارید. زمان سرب برای ریخته گری گریز از مرکز می تواند چندین ماه باشد و یک لوله شکست خورده می تواند تولید را محدود کند.

برای یک پروژه DRI، ترتیب لوله اصلاح کننده باید با طراحی اصلاح کننده، بارگذاری کاتالیزور و منیفولد خروجی هماهنگ شود. یک تامین کننده با تجربه ریخته گری، ماشینکاری و مونتاژ می تواند خطر رابط بین آن موارد را کاهش دهد.

سوالات متداول: انتخاب و نگهداری لوله اصلاح کننده DRI

طول عمر یک لوله اصلاح کننده DRI چقدر است؟

عمر طراحی معمولاً 80000 تا 120000 ساعت است، اما عمر واقعی به دمای فلز لوله، ترکیب گاز و چرخه بستگی دارد. لوله هایی که بالاتر از دمای طراحی کار می کنند یا شاهد خاموش شدن مکرر هستند ممکن است زودتر نیاز به تعویض داشته باشند. اندازه گیری قطر منظم ساده ترین راه برای ردیابی عمر باقی مانده است.

آیا می توانم از یک لوله استاندارد بخار در ریفرمر DRI استفاده کنم؟

گاهی اوقات، اما نه به طور خودکار. اصلاح کننده های DRI می توانند پتانسیل کربن و ترکیب گاز متفاوتی داشته باشند. آلیاژ باید از نظر مقاومت در برابر کربوریزاسیون و استحکام خزش تحت شرایط DRI واقعی بررسی شود. لوله ای که برای یک کارخانه هیدروژن قابل قبول است ممکن است برای یک اصلاح کننده DRI مطلوب نباشد.

چه فاصله بازرسی توصیه می شود؟

بسیاری از اپراتورها لوله ها را هر 12 تا 24 ماه بازرسی می کنند. اگر گیاه گرمای بیش از حد، مشکلات کاتالیزوری یا چرخه حرارتی مکرر را تجربه کرده باشد، فاصله زمانی باید کوتاه شود. بازرسی پایه در راه اندازی نیز برای مقایسه های آینده مفید است.

لوله های اصلاح کننده DRI یک آیتم طولانی و با پیامد بالا هستند. مشخصات مناسب استحکام خزش، مقاومت کربوریزاسیون، کیفیت ریخته گری و دسترسی به بازرسی را متعادل می کند. برای بحث در مورد مشخصات لوله اصلاح کننده DRI خاص، درخواست یک نقل قول و داده های فرآیند، طراحی لوله و برنامه تحویل مورد نیاز را به اشتراک بگذارید.