Come progettare strutture rivestite in ceramica per condotte di iniezione di carbone PCI d'altoforno?

I sistemi PCI (iniezione di carbone polverizzato) negli altiforni richiedono un trasporto del materiale coerente e senza problemi per i normali flussi di lavoro di fusione. All'interno della tubazione, le particelle fini di carbone viaggiano a velocità di flusso elevate e continuano a colpire la parete interna per lunghe ore di funzionamento. Anche se il carbone polverizzato sembra morbido rispetto al minerale duro, il trasferimento pneumatico prolungato consumerà gradualmente i componenti del tubo. Le curve dei tubi dove gli spostamenti della direzione del flusso subiscono i danni maggiori.

Gli operatori degli impianti spesso incontrano questi grattacapi pratici:

· Grave erosione del materiale sulle sezioni del gomito

· Progressivo assottigliamento delle pareti sui segmenti di tubo locali

· Perdite impreviste della pipeline che comportano tempi di inattività non pianificati

· Sostituzione frequente delle parti per sezioni di tubi fortemente usurate

Per affrontare questi punti critici, il rivestimento ceramico resistente all'usura è diventato un'opzione protettiva tradizionale per le zone ad alta usura all'interno delle tubazioni PCI. Tuttavia, il semplice montaggio di piastrelle di ceramica all'interno dei tubi non garantisce la durata prevista. Gli ingegneri devono personalizzare i layout dei rivestimenti in base ai modelli di usura del mondo reale lungo l'intero circuito di trasporto.

Quali fattori determinano l'usura delle tubazioni PCI di altoforno?

I danni ai tubi raramente derivano dal flusso d'aria stesso. La vera forza trainante risiede nelle particelle di carbone solido trasportate all’interno del flusso d’aria. Durante il funzionamento a velocità di trasporto elevate:

· Le particelle solide colpiscono ripetutamente le superfici interne dei tubi

· I grani fini di carbone generano un'abrasione da scorrimento persistente.

· Il reindirizzamento del flusso crea punti di erosione concentrati.

Il grado di usura è controllato da molteplici variabili sul campo: dimensione delle particelle di carbone, velocità di trasporto effettiva, pressione di esercizio del sistema, stabilità del flusso e disposizione geometrica del tubo. Poiché le condizioni di lavoro differiscono da un segmento di tubo all'altro, una soluzione di rivestimento unica per tutti non può funzionare bene sull'intera rete PCI. 

Zone ad alta usura degne di nota sulle condotte di iniezione del carbone

I danni da usura non si distribuiscono uniformemente su tutta la lunghezza del tubo; si concentra su diverse posizioni tipiche.

1. Gomiti e curve dei tubi

Le unità a gomito si distinguono come il luogo di guasto più frequente. Quando il carbone polverizzato cambia direzione, le particelle continuano a muoversi in avanti per inerzia e si schiantano sull'arco esterno delle curve. Questo impatto concentrato fa sì che i gomiti si degradino molto più velocemente rispetto ai tubi diritti.

2. Riduzioni e giunti di transizione di diametro

L'improvviso cambiamento delle dimensioni dei tubi disturba il flusso d'aria e riorganizza la distribuzione delle particelle. Qui prende forma un flusso turbolento che porta con sé un dilavamento irregolare del materiale. Senza un'adeguata protezione antiusura, i riduttori si trasformano in anelli deboli che necessitano di ispezione e manutenzione regolari.

3. Prese di alimentazione e segmenti di tubi ad alta velocità

Nei punti di alimentazione e nelle sezioni con velocità di flusso elevata, la frequenza di collisione delle particelle aumenta notevolmente. Queste posizioni dovrebbero ricevere particolare attenzione durante la pianificazione della protezione dall'usura.

Pratico design della struttura rivestita in ceramica per diverse sezioni di tubi

Gli acquirenti degli impianti e gli ingegneri di progetto dovrebbero adattare le forme del rivestimento alle condizioni di lavoro locali invece di applicare il rivestimento identico ovunque.

Segmenti di tubi diritti

Le sezioni diritte della tubazione subiscono per lo più un attrito radente uniforme. I manicotti integrati in ceramica di allumina o le tubazioni prefabbricate rivestite in ceramica sono ottimi per queste sezioni. Questa configurazione offre una superficie interna continua resistente all'usura, preserva il flusso regolare del materiale e rallenta l'abrasione delle pareti per il trasporto della polvere a lungo termine. Shandong Qishuai Wear Resistente Equipment Co., Ltd. fornisce set completi di serie di tubi compositi che coprono tratti diritti, curve e pezzi di transizione per retrofit di sistemi PCI e progetti di nuova costruzione.

Sezioni di gomito e piega

I gomiti sopportano carichi combinati di impatto e attrito più forti dei tubi diritti, quindi il rinforzo è essenziale. Le opzioni collaudate in loco includono manicotti in ceramica di tipo diviso, gomiti prefabbricati rivestiti in ceramica e zone di usura in ceramica ispessite localmente. Per i siti operativi con impatto di particelle molto pesanti, è possibile selezionare i prodotti della serie di compositi in gomma ceramica per assorbire gli urti e ridurre il rischio di scheggiatura della ceramica. Il nostro portafoglio di prodotti comprende anche la serie di saldatura con rivestimento in carburo di cromo per soluzioni alternative di protezione dall'usura in scenari di lavoro speciali, mentre la serie in ceramica al carburo di silicio può essere presa in considerazione per il servizio combinato di corrosione e abrasione estrema come scelta di materiale alternativo.

Segmenti di riduzione e di transizione

Oltre a resistere all'usura, i riduttori devono mantenere una transizione costante del materiale. Quando si progetta il rivestimento ceramico per queste parti, mantenere delicate le transizioni dei contorni interni, evitare brusche mutazioni del percorso del flusso e ridurre i vortici turbolenti. Nella maggior parte dei casi, i componenti ceramici segmentati assemblati si adattano alla geometria complessa del riduttore meglio dei rivestimenti monolitici.

Come scegliere il grado ceramico adatto per il servizio di pipeline PCI

La scelta del materiale dipende dall'intensità dell'usura in loco e dai cicli operativi previsti.

Rivestimento in ceramica di allumina al 92%.è adatto al trasferimento di carbone polverizzato di livello generale con moderata abrasione. Bilancia una discreta resistenza all'usura e il budget del progetto per le comuni condizioni di lavoro PCI.

Rivestimento in ceramica di allumina al 95%.è adatto per la produzione continua a lungo termine con requisiti di usura più elevati. Presenta una maggiore densità del materiale, migliori prestazioni anti-abrasione e cicli di servizio estesi, ampiamente adottati in molti progetti di iniezione di carbone negli altiforni di grande capacità.

Struttura composita in gomma-ceramica Consigliato per circostanze con impatto di particelle pesanti, velocità del flusso elevata e carichi d'urto meccanici. Lo strato di supporto in gomma dissipa la forza d'impatto e riduce il rischio di frammenti di ceramica.

Ottimizzazioni della pipeline ausiliaria per rallentare il degrado dei componenti

Il rivestimento in ceramica funge da misura chiave piuttosto che dall’intera soluzione. Anche la disposizione generale delle tubazioni influisce sulla durata effettiva.

Gestire ragionevolmente la velocità di trasporto. Una maggiore velocità del flusso amplifica l’energia di impatto delle particelle. La messa a punto del sistema dovrebbe garantire una fornitura stabile di carbone senza perseguire velocità inutilmente elevate.

Adottare un layout a gomito ad ampio raggio. Un ampio raggio di curvatura facilita l'impatto violento delle particelle, sopprime la turbolenza e mitiga l'abrasione locale concentrata.

Ridurre al minimo i disturbi inutili del flusso. Cercare di evitare bruschi cambiamenti di diametro, curve strette a raggio corto e giunti di tubi mal allineati in modo che il carico di usura si distribuisca in modo più uniforme.

Standardizzare le procedure di installazione in loco. Anche i componenti in ceramica di alta qualità si guastano prematuramente con una scarsa qualità di adattamento. Il trattamento superficiale del substrato in acciaio, l'applicazione dell'adesivo, l'allineamento delle piastrelle di ceramica e il controllo degli spazi tra i giunti sono tutti fattori molto importanti. Una superficie interna liscia aiuta a prevenire l'abrasione secondaria innescata da turbolenze extra.

Il rivestimento in ceramica impedirà completamente l'usura della pipeline PCI?

Il rivestimento in ceramica rallenta notevolmente il degrado dei tubi, ma non può eliminare completamente l'usura. Le prestazioni del servizio nel mondo reale sono soggette alle caratteristiche del materiale del carbone, ai parametri di trasporto effettivi, al layout della tubazione e alla qualità di esecuzione dell'installazione sul campo. Il valore fondamentale del rivestimento ceramico risiede nel prolungamento degli intervalli di manutenzione e nella riduzione della frequenza di sostituzione dei componenti per i circuiti PCI dell'altoforno.

Considerazioni finali

La progettazione razionale della struttura rivestita in ceramica per le condotte di iniezione del carbone negli altiforni inizia con l'identificazione di dove e come avviene l'usura. Le sezioni diritte dei tubi si basano su manicotti continui in ceramica di allumina; i gomiti richiedono una protezione anti-impatto rinforzata; i riduttori di transizione necessitano di strutture di rivestimento che mantengano stabile la transizione del materiale.

Gli ingegneri dell'approvvigionamento possono valutare soluzioni ceramiche a base di allumina insieme a opzioni alternative, tra cui la serie di saldature con rivestimento in carburo di cromo, la serie composita in gomma ceramica e la serie di tubi compositi in base ai parametri del sito. L'abbinamento di un adeguato hardware di rivestimento con un layout ottimizzato della pipeline consente agli impianti PCI di ottenere una maggiore durata dei componenti, meno fermi di produzione e un funzionamento più stabile dell'altoforno.

Invece di specificare semplicemente piastrelle di ceramica più spesse, ha più senso personalizzare gli schemi di rivestimento in base alle reali condizioni di lavoro del trasporto del carbone. Se stai acquistando componenti per tubi resistenti all'usura per la modernizzazione PCI dell'altoforno o nuovi progetti di costruzione, non esitare a inviare un'e-mail al nostro team presso Shandong Qishuai Wear-Resistant Equipment Co., Ltd. Condividi le dimensioni della tua pipeline, i parametri di qualità del carbone e le condizioni operative e elaboreremo suggerimenti di prodotti mirati per il tuo progetto.

E-mail: qishuai@zbqishuai.cn