廣州三鑫金屬科技有限公司

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熱噴涂層在電廠四管的應用

日期: 2014-04-13 10:41:28    字體:    瀏覽: 0


煤粉爐水冷壁等受熱面防腐防磨技術設計


煤粉鍋爐由于其結構特點和設計參數所致,其爐膛水冷壁管等受熱面部位,由于運行工況條件極為惡劣,長期遭受高溫高速含塵煙氣強烈的高溫腐蝕和不均勻沖刷磨損,設備管壁極易被腐蝕、磨損減薄,甚至造成泄漏和爆管。為確保鍋爐安全、穩定、經濟運行,以達到長周期運行的目的,對以上各設備受熱面部位采取有效的防護措施是十分必要的。根據全國各地電廠的防護情況,結合我公司長期從事該行業的實際施工經驗,針對貴單位鍋爐的具體爐型和各設備的設計工藝參數,經本公司工程技術人員認真分析,對上述設備進行防磨防腐技術設計采用本技術進行防護能獲得良好的效果,可大大延長設備使用壽命。

一、失效分析
1、爐膛水冷壁管受熱面部位
該部位受熱面失效的主要原因是高溫煙氣的腐蝕包括高溫氧化和熱腐蝕,同時伴有噴燃氣體流的吹損和高速含塵煙氣的不均勻沖刷磨損。
水冷壁受熱面由于高溫煙氣的作用,產生高溫腐蝕,包括高溫氧化和硫酸鹽及硫、硫化物的熱腐蝕,該部位所處煙氣溫度很高,而且是富氧燃燒,實踐證明,在300℃以上,管外表溫度每升高50℃,腐蝕速度增加1倍。鍋爐在運行過程中管壁表面首先發生高溫氧化,生成Fe2O3,又由于硫元素的存在,因此其燃燒后生成的煙氣中含有部分SO2、SO3和少量的S2和H2S等,對管壁的腐蝕極為嚴重。煙氣中的SO2與O2反應生成SO3, SO3、SO2與燃料灰中的Na2O和K2O化合生成硫酸鹽M2SO4和亞硫酸鹽M2SO3,其捕捉飛灰形成結渣和流渣沉積在金屬管表面上,此時煙氣中SO3、SO2與M2SO4、M2SO3同管壁上的Fe2O3反應生成復合硫酸鹽MFe(SO4)2或MFe(SO3)2,此復合硫酸鹽受高溫又分解為疏松狀氧化鐵和硫酸鹽及亞硫酸鹽沉積層,易被飛灰氣流沖蝕帶走,氧化腐蝕繼續向管壁縱深進行;另外,單質硫S2與管壁Fe反應生成低熔點FeS,其與金屬Fe作用生成共晶體Fe•FeS,會導致Fe的加速腐蝕;H2S與管壁Fe反應生成FeS,因此對管壁產生了強烈的腐蝕。同時,管壁的磨損量是與氣流的速度、煙氣含塵濃度、顆粒的特性和流道幾何形狀等密切相關。據有關研究資料表明,磨損量與氣流速度的3.6次方成正比,燃燒器周邊受熱面管處噴燃氣流的速度極大,含粉濃度高,因此其吹損減薄極為嚴重,而在爐膛四角和折焰角附近還存在渦流效應,主要是由于煙氣流捌向,含塵顆粒的慣性作用,存在嚴重的不均勻沖刷磨損。
在上述多重因素共同作用下,受熱面管從外向內不斷地被氧化、腐蝕和沖刷磨損,使之逐漸減薄,當局部承受不了管內水汽壓力時即造成爆漏而失效。

二、涂層設計
針對上述管壁失效機理,我們設計采用超音速電弧噴涂技術,并選用具有結合強度高、抗高溫氧化和熱腐蝕性能好同時耐沖刷磨損性能優異的金屬陶瓷絲材+高溫專用封孔劑制作復合涂層進行防護,涂層邊緣設置過渡區域,做到平滑過渡。采用該技術進行防護,能夠滿足防護要求,大大延長設備的使用壽命。
1. 厚度:0.5mm左右
2. 結合強度:≥55Mpa
3. 硬度:≥55HRC
4. 抗高溫氧化性:+6.35mg/cm2(750℃氧化250h)
5. 孔隙率:≤0.9%
6. 工件變形性:不變形
7. 涂層表面處理:高溫專用封孔劑進行封孔

三、鍋爐專用電弧噴涂絲
專用絲材主要成分為:NiCr-Cr3C2、Mo、Al、RE等,具有很好的抗高溫氧化、抗高溫腐蝕和抗沖刷磨損性能,特別適用于煤粉爐和CFB鍋爐等既有較強的沖刷磨損,又有較嚴重的高溫氧化、高溫腐蝕的部位大面積制作防沖刷涂層。

1. 主要技術指標:
(1) 維氏硬度:700—1000HV0.1;
(2) 結合強度:55MPa以上;
(3) 工作溫度:1000℃以下;
(4) 相對耐磨性:Q235鋼的15倍以上,最大為 Q235鋼的18倍;
(5) 可噴厚度:2.0mm以下;
(6) 熱震穩定性:700℃熱震15次涂層無變化

2. 推薦噴涂參數:
(1) 噴涂電壓:28—32V
(2) 噴涂電流:180—260A
(3) 噴涂距離:100—200mm
(4) 霧化壓力:0.5—0.6MPa


CFB鍋爐受熱面磨損的不均衡性與防磨技術設計


對CFB鍋爐在運行中出現的磨損不均衡性,采用分段分析磨損原因,有爭對性地設計防磨方案,可以取得理想的防磨效果。
CFB鍋爐,切割磨損,不均衡性,分段分析,超音速電弧噴涂,藥芯焊絲,明弧焊絲,金屬噴涂材料,
CFB鍋爐因其燃煤適應性廣、燃燒效率高、脫硫成本低和調峰能力強等突出特點而備受青睞,近年來在國內得到迅猛發展,但其磨損嚴重和不均衡性問題極其突出。
普通煤粉鍋爐受熱面采用超音速電弧噴涂技術,噴涂材料,其防護周期可達一至兩個大修期(即四至八年)。但CFB鍋爐受熱面防磨工作卻十分艱難,要使一臺CFB鍋爐所有受熱面在一年之內不因磨損而爆管,卻十分困難。其難點就在于極少數幾個部位磨損的不均衡性而使問題十分突出。例如:爐膛密相過渡區的磨損就象癌癥一樣難以根治。
由于CFB鍋爐受熱面不同部位的磨損機理不同,且磨損極不均衡。因此,有效解決CFB鍋爐防磨的關鍵在于分段分析和對癥下藥。

非正常磨損受熱面的磨損分析與防磨方案:
在已投運的CFB鍋爐中,許多爐子的局部少數區域存在切割磨
損等非正常磨損情況,在防磨過程中應引起高度重視。

爐膛密相過渡區受熱面的磨損原因與防磨方案:
從全國大量已投運的CFB鍋爐磨損情況來看,雖然造成爐膛密相過渡區水冷壁和鰭片非正常磨損的原因很多,但幾何結構問題是致使其產生切割磨損最直接的原因。因此,對尚未安裝的CFB鍋爐,建議進行密相過渡區結構調整,以免產生惡性循環。對已經投運的CFB鍋爐,如果密相區切割磨損嚴重,可以積極與原鍋爐制造廠家和設計安裝單位取得聯系,盡可能進行幾何結構改進。如果幾何結構改進有困難,可以采取綜合防磨措施,例如采用超音速電弧噴涂高溫硬度和韌性好的材料設置分級擋料帶、加裝梯形防磨瓦等。根據全國很多電廠防護情況來看,這些防磨措施均有助于延長使用周期。


CFB鍋爐受熱面磨損的不均衡性與防磨技術設計


爐膛中下部凸出焊縫的磨損原因與防磨方案:
CFB鍋爐爐膛中下部水冷壁凸出焊縫的磨損也非常嚴重,有的也有切割效應。循環流化床鍋爐在安裝或檢修時,焊接必須精細,可以采用先進的焊接方法,使焊縫平整不凸出,即使有凸出,也要精心打磨平整,盡可能使凸出減少和平整。另外,焊縫區域附近最好采用超音速電弧噴涂,以達到理想的防磨效果。


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