锅炉水冷壁管热喷涂的方法解析

来源：山东一铭能源有限公司　发表时间：2021/1/28 11:34:41

锅炉水冷壁管的可靠性直接影响到机组的安全、有效运行，但在实际运行中，水冷壁管难免受到腐蚀、磨损，从而降低了其有效承载能力和安全性。采用表面防护方法，可有效地提高电厂锅炉水冷壁管的抗腐蚀耐磨性，节省维修费用，降低运行成本，延长使用寿命。采用表面防护法是解决火电厂锅炉腐蚀磨损的一种非常可靠的方法。
高温腐蚀与磨损是锅炉水冷壁管运行中的一个普遍问题，其直接危害主要表现在两个方面：
一、使管壁变薄，据统计，每年一般减薄约1mm，严重时可达5~6mm/年，形成安全运行的严重隐患，增加了电厂的临时大修和大修工作量，造成巨大的经济损失。
(2)水冷壁发生突发爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅破坏了电厂的正常发电秩序，降低了发电产值，还增加了工人的劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业的效益，同时也影响地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，从而造成极大的社会影响。
水冷却壁管的高温腐蚀与磨损机理
水冷却壁管高温腐蚀磨损机理比较复杂，简言之，涉及到以下因素：
(1)炉内火焰温度；(2)煤中硫含量；(3)烟气和灰渣颗粒的侵蚀。
电站锅炉水冷壁腐蚀磨损机理研究。
发电厂锅炉水冷壁的腐蚀磨损机理比较复杂，主要与锅炉灰分、烟气颗粒、煤中硫含量及炉膛火焰温度等有关。在锅炉运行过程中，炉温通常高于1600℃，由于硫、硫化物和其它杂质的存在，锅炉水冷壁的高温腐蚀是很常见的。
由于燃煤在燃烧过程中会产生碱金属盐、钒盐、二氧化硫、硫化氢、三氧化硫等多种物质，这些物质在高温下与组成水冷壁的金属发生反应，形成动态腐蚀水冷壁的动力。
造成锅炉高度腐蚀的主要原因在于硫化物的存在：首先，由于高温下，不可燃的硫化物会产生硫酸盐混入灰分熔敷敷在水冷壁管的表面，而水冷壁管在高温下没有良好的力学性能，因此实际上，减薄了水冷壁管的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承载能力；其次，由于燃煤燃烧产生的气体含有硫化氢，使其易与水冷壁管金属发生作用，腐蚀了炉管壁；第三，燃煤燃烧气体中的硫含量较高，在温度较高时，炉管中的铁和硫在高温下会生成硫化亚铁。
煤粉中所含的煤粉颗粒的运动速度可以达到8米/s，以这种速度冲击管壁，造成管壁长期积聚而切割。水冷壁管的管壁在灰质颗粒冲刷和烟气腐蚀的交替作用下不断变薄，这就是管理水冷壁管的腐蚀、磨损原理。
电站锅炉水冷壁腐蚀与磨损后造成的危害。
电站锅炉水冷壁腐蚀磨损是一个普遍而又严重危害的问题，其直接危害表现在以下几个方面：
由于火电厂锅炉水冷壁管材磨损腐蚀，易发生突发性爆管事故，势必要立即停炉抢修，防止事态进一步恶化，影响正常的生产进度，降低发电产值，增加火电厂额外检修费用，增加职工的劳动强度，给火电厂带来经济损失。
(2)火力发电厂锅炉水冷壁管壁因磨损和腐蚀而使其壁厚变薄，研究结果表明：水冷壁管壁因磨损和腐蚀而使其壁厚平均每年减少1Into左右；磨损和腐蚀严重的部位，管壁厚度甚至减少6mill左右，将给锅炉运行带来严重安全隐患，危及职工人身安全，影响电厂工作的正常进行，增加电厂日常检修和维修工作量。
煤中含有硫、硫化物和其它有害杂质，锅炉运行在高温的情况下，对壁水管的腐蚀作用很大。炉膛内燃烧是一个复杂的动态过程，煤在燃烧过程中会产生大量的灰分，这些灰分对水冷壁管产生强烈冲击，导致水冷壁管表面切割很严重，从而降低了水冷壁管的实际厚度，降低了水冷壁管的强度，使水冷壁管在高温下易发生爆管，因此，必须研究科学有效的方法，提高锅炉水冷壁管的抗腐蚀耐磨性，延长其使用寿命。
提高电厂锅炉水冷壁管材抗腐蚀耐磨性的方法
发电厂高度重视水冷壁管的防腐耐磨工作，为了减少爆管现象，大量投入人力、物力、财力更换水冷壁管，但检测效果不明显，虽然更换壁管可以解决爆管问题，但却大大增加了维修费用和生产成本。宜采用以预防为主的技术，不仅可以减少投资，而且可以延长水冷壁的使用寿命，提高安全性。常见的防腐方法有无面防腐和无面防腐。
无面防护可增强电厂锅炉水冷壁管的抗腐蚀耐磨性。
无面防护主要有以下几种：
(1)低氧燃烧技术；
(2)将煤粉细度控制在合理范围内；
(3)尽可能使水冷壁加热均匀，避免出现局部温度过高的受热面；
(4)尽可能使每一次燃烧产生的煤粉浓度均匀；
(5)添加剂的使用；
(6)控制炉膛出口烟温度在合理范围内；
(7)合理分配风量和强化炉内湍流混合；
(8)采用烟气回收利用；
合理设计受热面的布置，避免出现高避温区和高烟温区；
对于采用易产生高温腐蚀的煤种，1O)选用耐腐蚀高温合金；
(11)向靠近墙的地方喷射空气保护膜；
(12)保护易腐蚀区域的炉衬。
无面防腐方法有一个共同点：它并不能真正起到防腐作用，只能在一定程度上减轻水冷壁管道的腐蚀。上面所介绍的非表面防腐方法中，有些方法由于实际条件的限制不能有效地实施，甚至有人对个别方法提出了质疑，如炉衬保护，它不仅会使水冷壁管的腐蚀复杂化，还会影响燃烧室的吸热性能。
火力发电厂锅炉水冷壁管表面防护增强抗腐蚀磨损能力。
非面防护法存在着许多缺点，因此有必要寻找一种效果更好的面防护法最直接有效的抗磨损措施，就是在受腐蚀的构件表面覆盖一层抗腐蚀隔离层。
以下是一些表面保护的方法：
热渗透电镀法
镀层的优点是集合度好，覆盖度高；缺点是容易受到工件形状和尺寸的限制，在现场拼焊时，镀件会出现缺陷，从而降低了其使用性能。热渗镀和电镀不能再对现有设备进行防腐处理。
洗涤法
烟气的热胀冷缩等特性很难适应脱硫装置和锅炉内环境。涂层被刷后易出现脱层，不适合实际应用。
热喷射。
热喷涂层材料选择范围广，组合方式多，可提供多种性能的涂层，适用于现场作业，可对已经保护的部位再进行保护，也可对未保护的部位附加保护。热喷技术克服了原喷涂设备体积大、重量大，不适合现场操作的缺点，大胆地对原喷涂设备结构进行了改造，提高了喷涂质量，增强了喷涂性能，改善了现场使用效果，达到优良的表面涂层效果。
热喷方法有很多种，根据热源可将其分为：火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。不同的方法都有其适用范围。目前，电弧喷涂已经成为材料表面保护与强化的热门技术之一，下面小七将着重介绍。
电喷涂技术的基本原理是：
以2根喷涂金属丝作为自耗电电极，利用电极端部产生的电弧作为热源使金属熔化，采用压缩气流雾化的热喷涂方法。喷胶时，2根焊丝的末端应为30。六个O，送丝机将金属丝连续均匀地送入喷枪的两个导电口，电源的正、负极分别与导电口相接。电流密度极高，在金属丝端短接瞬间产生很高的热，两条丝间产生电弧通过电源作用，保持电弧稳定燃烧。电弧线背后，高速气流从位于中间管上的喷嘴喷出，将熔化的金属分离并雾化成颗粒，在高速气流的推动下，将雾化的金属颗粒喷入预处理的基体表面，冷却、沉淀后即可形成涂层。
电喷涂技术的优点如下：
电弧喷涂技术具有能源利用率高、节能效果显著等优点，符合可持续发展战略的要求。
(2)采用电弧喷涂技术。

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