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廣州三鑫金屬科技有限公司

GuangZhou SANXIN Metal S&T Co., LTD.
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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(fen)爐水冷壁等(deng)受(shou)熱面(mian)防(fang)腐防(fang)磨技(ji)術設計(ji)


煤(mei)粉鍋爐由(you)于其(qi)結構(gou)特點和設(she)計(ji)參數所致,其(qi)爐膛水(shui)冷壁管(guan)(guan)等受熱(re)(re)面(mian)部位,由(you)于運行(xing)工(gong)況(kuang)(kuang)條件極為惡劣,長(chang)期遭受高溫高速含塵煙氣強(qiang)烈的(de)(de)高溫腐(fu)蝕和不均勻沖刷(shua)磨(mo)損(sun),設(she)備(bei)(bei)管(guan)(guan)壁極易被腐(fu)蝕、磨(mo)損(sun)減(jian)薄,甚至造成(cheng)泄漏和爆管(guan)(guan)。為確保鍋爐安全、穩定、經濟運行(xing),以(yi)達到長(chang)周期運行(xing)的(de)(de)目的(de)(de),對(dui)以(yi)上(shang)(shang)各(ge)設(she)備(bei)(bei)受熱(re)(re)面(mian)部位采取有(you)效的(de)(de)防護(hu)措施是(shi)十分必要的(de)(de)。根據全國各(ge)地電廠的(de)(de)防護(hu)情況(kuang)(kuang),結合我公司(si)長(chang)期從事該(gai)行(xing)業的(de)(de)實際施工(gong)經驗(yan),針對(dui)貴單位鍋爐的(de)(de)具(ju)體爐型(xing)和各(ge)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)設(she)計(ji)工(gong)藝(yi)參數,經本公司(si)工(gong)程技(ji)術人員認(ren)真分析,對(dui)上(shang)(shang)述設(she)備(bei)(bei)進行(xing)防磨(mo)防腐(fu)技(ji)術設(she)計(ji)采用本技(ji)術進行(xing)防護(hu)能獲得良好的(de)(de)效果,可大大延長(chang)設(she)備(bei)(bei)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(shu)多重因素共同(tong)作用(yong)下,受熱面管從外向內不斷(duan)地被氧(yang)化、腐蝕和沖刷(shua)磨損,使之逐漸(jian)減薄,當局(ju)部(bu)承受不了管內水汽壓力時即造成爆(bao)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(tu)層表面處(chu)理:高溫專用(yong)封孔(kong)劑(ji)進行封孔(kong)

三、鍋爐專用電弧噴涂絲
專用絲(si)材主要成(cheng)分為(wei):NiCr-Cr3C2、Mo、Al、RE等(deng)(deng),具有(you)(you)很好的(de)抗(kang)高溫(wen)(wen)氧(yang)化、抗(kang)高溫(wen)(wen)腐蝕和(he)(he)抗(kang)沖(chong)刷磨損性能,特別適用于(yu)煤粉爐和(he)(he)CFB鍋爐等(deng)(deng)既有(you)(you)較強的(de)沖(chong)刷磨損,又有(you)(you)較嚴重的(de)高溫(wen)(wen)氧(yang)化、高溫(wen)(wen)腐蝕的(de)部(bu)位大面積(ji)制作防沖(chong)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(ceng)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(shou)熱面(mian)磨(mo)損(sun)的不均衡性與防磨(mo)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(you)于CFB鍋爐受熱面不同(tong)部(bu)位的磨損(sun)機理不同(tong),且磨損(sun)極不均衡。因此(ci),有(you)效解決CFB鍋爐防磨的關鍵在(zai)于分段分析和對癥(zheng)下(xia)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(qing)況,在(zai)防磨過(guo)程中應引起高(gao)度重視(shi)。

爐膛密相過渡區受熱面的磨損原因與防磨方案:
從全(quan)(quan)國(guo)大量已投運的(de)(de)(de)CFB鍋(guo)(guo)(guo)爐磨(mo)(mo)損(sun)情(qing)況來(lai)(lai)看,雖(sui)然造成(cheng)爐膛密(mi)(mi)相(xiang)(xiang)過渡(du)區(qu)水(shui)冷壁(bi)和鰭片非(fei)正(zheng)常磨(mo)(mo)損(sun)的(de)(de)(de)原因(yin)很(hen)多,但幾(ji)何結(jie)(jie)構(gou)問題是(shi)致使其產(chan)生切割磨(mo)(mo)損(sun)最直(zhi)接的(de)(de)(de)原因(yin)。因(yin)此,對尚未安裝(zhuang)的(de)(de)(de)CFB鍋(guo)(guo)(guo)爐,建議進行密(mi)(mi)相(xiang)(xiang)過渡(du)區(qu)結(jie)(jie)構(gou)調整(zheng),以免產(chan)生惡(e)性(xing)循環。對已經投運的(de)(de)(de)CFB鍋(guo)(guo)(guo)爐,如果(guo)(guo)密(mi)(mi)相(xiang)(xiang)區(qu)切割磨(mo)(mo)損(sun)嚴重,可(ke)以積(ji)極(ji)與原鍋(guo)(guo)(guo)爐制造廠家和設(she)計安裝(zhuang)單(dan)位取(qu)得聯系,盡可(ke)能進行幾(ji)何結(jie)(jie)構(gou)改進。如果(guo)(guo)幾(ji)何結(jie)(jie)構(gou)改進有困(kun)難,可(ke)以采取(qu)綜合(he)防(fang)磨(mo)(mo)措(cuo)施(shi)(shi),例如采用超音速電弧噴涂高溫硬度和韌性(xing)好的(de)(de)(de)材料(liao)設(she)置分級擋料(liao)帶、加(jia)裝(zhuang)梯形(xing)防(fang)磨(mo)(mo)瓦等。根據全(quan)(quan)國(guo)很(hen)多電廠防(fang)護(hu)情(qing)況來(lai)(lai)看,這些(xie)防(fang)磨(mo)(mo)措(cuo)施(shi)(shi)均(jun)有助于延長使用周期。


CFB鍋爐受熱(re)面磨損的不均衡(heng)性與防磨技術(shu)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(bi)凸(tu)出焊(han)(han)(han)(han)縫的磨(mo)損也(ye)非常嚴重(zhong),有的也(ye)有切割效應。循環流(liu)化床鍋爐在安裝或檢(jian)修時(shi),焊(han)(han)(han)(han)接(jie)必須(xu)精細,可以采(cai)用(yong)先(xian)進的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法,使焊(han)(han)(han)(han)縫平(ping)整(zheng)不凸(tu)出,即使有凸(tu)出,也(ye)要精心打磨(mo)平(ping)整(zheng),盡可能使凸(tu)出減少和平(ping)整(zheng)。另外,焊(han)(han)(han)(han)縫區域附近最好采(cai)用(yong)超音速電弧噴涂(tu),以達到理(li)想的防磨(mo)效果。


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