本文通过对废碱焚烧炉溜子槽的材质、结构、制造工艺方面进行研究和探讨，分析溜子槽失效的原因，结合实际的工程经验对其进行改造，从而为废碱焚烧炉溜子槽的制造加工以及安全使用提供依据，保证设备的长期安全运行。

环己酮生产中环己烷的氧化产生大量皂化废碱液，废碱焚烧炉是对环己酮生产中产生的皂化液进行处理回收的设备，但由于在己内酰胺生产过程中，还产生了苯萃残液等废液，为了处理该废液，将该废液进行氨中和后，掺入皂化液中一起焚烧，导致残液中不但含碱离子，还含有酸根离子，因此，对废碱焚烧炉的安全使用提出了更高的要求。
　　
废碱焚烧炉溜子槽

己内酰胺事业部废碱焚烧炉在对皂化液进行焚烧处理后，主要的产物—碱液,通过溜子槽流出，经冷却变为含量90%左右的废碱。在对皂化液焚烧过程中，主要是通过重油（或渣油）的燃烧热值，将有机物燃烧，剩余的熔融物（碱液）温度在1000℃左右。废碱液中的有机酸钠盐转化为碳酸钠，氢氧化钠与烟气中的CO2反应也生成碳酸钠，其他有机物则完全燃烧为CO2和水。燃烧生成的碳酸钠呈熔融状从溜子口中流出并冷却成块状回收。由于溜子槽在高温条件下使用，为了保证其安全使用，溜子槽设置有水冷夹套，在焚烧炉工作时，通入冷却水冷却，溜子槽结构如图1所示。

在实际运行过程中，如图2所示，由于溜子槽受高温碱液的冲刷，以及腐蚀物质的腐蚀作用，常导致溜子槽损坏，其使用寿命从1周至3月不等，严重影响了装置长周期的运行。

溜子槽使用寿命影响因素分析

通过分析溜子槽在废碱焚烧炉中的使用工况，影响其使用寿命的因素主要包括以下几个方面如图3所示。

物料因素的影响

经过废碱液焚烧炉处理后的废碱液，最终通过溜子槽排出高温的熔融物，因此排出废碱液的性质对溜子槽的使用寿命用很大影响，通过废碱液焚烧炉焚烧工艺分析可知，通过溜子槽排出的物料酸碱度和物料的冲刷是影响其使用寿命的关键因素。物料中的酸性，碱性物质对溜子槽金属材料的腐蚀是不可忽视的一个因素，在废液处理工艺中，通过对皂化液掺烧苯萃残液进行分析可知，即使严格控制工艺，焚烧过程中酸根离子的存在是一个因素是无法避免的工艺过程，因此，溜子槽存在废液腐蚀过程。此外，通过溜子槽排出的熔融燃烧产物之一——碳酸钠从溜子口中流出，在溜子槽水冷夹套中冷却水的作用下，产生晶体碳酸钠，因此溜子槽在使用过程中，晶体颗粒对其冲蚀作用不容忽视。从历次溜子槽损坏失效的情况上分析，物料颗粒在高温下的冲蚀作用，是导致溜子槽失效的重要因素之一。对溜子槽流道（特别是溜子槽根部）冲刷尤其明显，每次因流道冲刷导致的溜子槽损坏占其损坏的80%以上。

设备因素的影响

从图1溜子槽结构上进行分析可知，溜子槽主要是一个带有水冷夹套的焊接构件，由于排出的是高温物料，因此，材料的焊接工艺控制显得尤为关键，焊接接头的质量直接影响了溜子槽的安全性能，为了降低高温对焊接构建的影响，通入冷却水以达到降低构件破坏的目的。

由于废碱焚烧炉溜子槽的原设计主要设备材质均为碳钢，由于废碱液中含有较高浓度的硫化钠、碳酸钠、氢氧化钠等，具有较强的腐蚀性，对设备构件的腐蚀较为严重，为了提高溜子槽的使用寿命，构件的选择也是影响寿命的关键条件。

环境因素的影响

影响废碱焚烧炉溜子槽使用寿命的环境因素，主要包括物料流经流道时的温度和通入冷却夹套的冷却水量。如果流经溜子槽流道的物料温度过高，超出溜子槽材料本身结构相变点，长时间使用，易导致材料发生相变，从而导致溜子槽结构材料硬度、强度的降低，耐腐蚀性及耐冲蚀性能的降低。通入冷却夹套的冷却水起到散热作用，是保证溜子槽正常工作的关键点，通入冷却水的量是否合适是关键，通入的冷却水的量不足，起不到有效地散热作用；冷却水量过大，经济性差。

其他因素

在废碱焚烧炉工作过程中，操作因素及安装因素对溜子槽的使用寿命也存在一定的影响，其中包括实际工作时焚烧炉的炉压，以及溜子槽与炉衬的安装连接方式等均对其有影响，但影响程度较小。
　　
改造工艺措施

对整个废碱焚烧炉使用工况及工艺、影响废碱焚烧炉溜子槽使用寿命因素的分析， 可以得出以下改造工艺措施。

溜子槽的材料选择

在保证物料的碱性环境下，同时确保操作和安装准确、冷却水量供应充足的条件下，物料的冲蚀是溜子槽失效的主要原因。由于废碱焚烧炉溜子槽输送的介质为高温熔物料，导致其冲蚀磨损失效的主要原因，一方面是溜子槽主材为碳钢，在室温条件下，钢材的金相组织相对稳定。但在高温条件下，随着金属原子的扩散活动能力增大，钢材的组织结构将不断发生变化，因而导致钢材的性能发生变化。

溜子槽所使用的碳钢为珠光体钢。这种钢的正常组织由珠光体与铁素体组成。其中，珠光体又是由铁素体和渗碳体呈薄片状相互间夹而成，即片状珠光体。片状珠光体是一种不稳定的组织，当温度较高时，原子的活动能力增强，扩散速度增加，珠光体中的片状渗碳体逐渐转变成球状，再逐渐聚集成大球团，称为珠光体球化。珠光体球化会降低材料的强度，另外，珠光体球化还会使材料的蠕变极限和持久强度明显降低，加速高温承压部件在使用过程中的蠕变速度，减少工作寿命，导致钢材在高温和应力作用下的加速破坏。

另一方面是熔融流体的冲刷摩擦作用，用于输送熔融物料的溜子槽24h连续工作，由于碳酸钠的结晶，呈颗粒状的高温熔融碳酸钠流经溜子槽时，因颗粒与溜子槽壁面接触而造成溜子槽的磨损破坏。

为了提高溜子槽的使用寿命，必须选择更高级别的金属材料作为溜子槽的主材，并配合适当的处理工艺，提高材料的耐高温使用性能。因此，选择耐高温、耐磨损的高锰合金钢。因为锰在钢中，易与铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。锰在钢中由于降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用；也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。

为了进一步提高钢的使用性能，对其采用标准热处理工艺，同时为了提高耐冲蚀性能，对溜子槽工作面进行表面硬化处理和整体硬化处理，工作面硬度达到HRC58-62。

溜子槽的制造工艺

废碱焚烧炉溜子槽原设计为焊接构件，焊接工艺的控制是影响其使用寿命的关键因素，一旦工艺控制不佳，容易造成焊接接头应力集中、焊接接头致密性差，以及高温下机械性能不能满足工况要求等缺陷。因此，对溜子槽的制造工艺进行改造，将原设计中焊接成型的溜子槽，改为将易磨损工作面整体锻造成型或铸造成型，以降低焊接带来的缺陷。

冷却夹套的冷却条件

为了改善冷却夹套的冷却条件，决定采用定向的有序冷却，提高冷却的针对性和有效性，增强熔物流槽的冷却效果。因此，将原有设计中冷却水从底部进如改为直接将冷却水引至溜子槽根部。

结语

对己内酰胺事业部废碱焚烧炉的溜子槽进行改造，分别从材料、热处理及表面处理工艺、溜子槽加工成型方式、冷却条件等方面进行改造，改造后的溜子槽使用寿命延长至6个月以上，完全达到了改造目的，满足装置设备的安全有效运行，提高了装置设备的经济性。
　　
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