内容发布更新时间 : 2024/11/14 17:27:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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循环流化床锅炉水冷壁防磨喷涂工程
循环流化床锅炉由于炉型结构和设计参数等特点，投产运行后水冷壁等受热面部位运行工况条件极为恶劣，长期遭受高速高温高含尘烟气的不均匀冲刷、磨损和腐蚀，极易被严重磨蚀减薄，极易造成泄漏和爆管事故。为确保锅炉安全、稳定、经济运行，采取防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况，针对CFB锅炉运行的具体情况、工艺参数及失效机理，结合我公司长期从事该行业的实际施工经验，经我公司工程技术人员认真分析，对该部位的防护方案进行了技术设计，采用本技术进行防护能获得很好的效果，设备的使用寿命可大大延长。
一、失效分析
管壁的磨损是与气流中固体物料浓度、烟气速度、颗粒的特性硬度和流道几何形状等密切相关，据有关研究资料表明，冲刷磨损量大约与气流速度的3.6次方成正比。而在CFB锅炉中，固体物料的浓度巨大，通常可达煤粉炉的几十倍到上百倍，并且烟气流速大，颗粒硬且棱角尖锐，因而在高速烟气的带动下，对CFB 锅炉水冷壁等受热面部位的冲刷磨损极为严重；尤其在护墙顶部水冷壁部位，由于位处密相区边缘区，不但受到严重的高速高浓度含床料、燃料气流的强烈冲刷、磨损，而且存在严重的涡流效应、切割效应和离心作用。涡流效应在炉膛四角部位，由于该处形成边壁流，物料汇集此处较多，由于固体颗粒的惯性作用，局部磨损作用尤为明显，而切割效应体现在护墙根部水冷壁处，其原因是由于防护墙的顶部提供了一个平台，当焦渣以较高的速度下降到该平台时产生反弹，其中往水冷壁管侧反弹部分，对水冷壁管就产生了严重的切割效应，离心作用是炉膛烟气出口由于气流的拐向，存在巨大的离心作用，对水冷壁管产生严重的磨损。
其次还易受到高温氧化和硫酸盐及硫、硫化物的热腐蚀。水冷壁管具备了高温氧化和高温腐蚀条件，其烟气温度高，且是富氧燃烧，实践证明，在300℃以上，管外表温度每升高50℃，腐蚀速度增加1倍。锅炉在运行过程中受热面管表面首先发生高温氧化，表面生成Fe2O3，其次燃料灰中的Na2O和K2O与烟气中的SO3化合生成硫酸盐，其捕捉飞灰形成结渣和流渣，此时烟气中SO3与M2SO4同管壁上的Fe2O3反应生成复合硫酸盐MFe（SO4）2或M3Fe（SO4）3，此复合硫酸盐受高温又分解为疏松状氧化铁和硫酸盐沉积层，易被飞灰气流冲蚀带走，氧化腐蚀继续向管壁纵深进行；另外燃料中硫份，经燃烧生成的S和H2S也对管壁会产生强烈的腐蚀，与Fe反应生成FeS。
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在上述多种因素作用下，导致受热面管逐渐被磨蚀减薄，当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。
失效图1 （炉膛四角） 失效图2
失效图3
二、涂层设计
针对上述受热面部位失效机理及大多数厂家实际使用和磨损情况，我们建议： （1）先采取二次喷砂工艺对防磨部位进行表面糙化，即先用石英砂对表面进行清洁，再用金刚砂对管子表面进行糙化处理。
（2）采用超音速电弧喷涂技术，并选用硬度特别高、耐冲刷磨损性能优异，同时具备抗高温氧化和热腐蚀性能良好的HDS-88A金属合金丝材制作涂层，涂层表面用KM型高温耐磨防腐专用封孔剂进行封孔，交界面设置过渡区域，宽度为100-150mm，做到平滑过渡。
由此制得的复合涂层进行防护，能满足防护要求。 三、HDS-88A涂层技术指标 1、涂层HDS-88A涂层 厚 度：0.6－0.8mm 粒子速度：386m/s
失效图4（耐火材料过渡区）
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结合强度：≥55MPa 硬 度： HRC65
抗高温氧化性：+12.16mg/cm2（750℃氧化250h） 孔 隙 率：≤0.9% 喷涂时基体温度：≤100℃
工件变形性：不变形，不改变母材表面金相组织及理化性能 2、 高温耐磨防腐专用封孔层 工作温度：≤1000℃ 结合强度：≥6MPa
厚 度：0.05-0.1mm左右 四、HDS-88A金属合金丝材说明
超音速电弧喷涂采用硬度特别高、耐磨损和抗高温氧化腐蚀性能优异的HDS-金属陶瓷丝材，其主要成份包括Ni、Cr、Cr3C2及Ti等微量元素，其中所含的Ni元素具有良好的延展性，使涂层与锅炉管有着几乎相同的热膨胀系数，避免了由于热应力引起的涂层开裂和剥落；Cr3C2是一种优良的金属陶瓷，在
高温下化学性能稳定，硬度高、耐磨性好，且具有一定的拒高温融熔玻璃体附着性能即抗结焦性能；材料中还佐有Ti等元素，帮助进一步改进涂层性能，提高耐高温氧化、抗热腐蚀等方面性能；所含自融性介质，较一般合金更易雾化，参与制作的涂层细腻，孔隙率低，是所有金属陶瓷中应用于制作高温涂层的最佳选择。喷涂完后由于涂层中还含有残留的部分自融性材料，涂层运行一段时间后，由于受热而与基材间形成了一种亚冶金结合结构，从而结合强度更高，特别耐磨。该金属合金陶瓷材料热膨胀系数与锅炉钢系数相近，故在冷热交变的工况下，不会出现起皮、开裂等现象，结合牢固；其热导率与锅炉钢材料热导率相近，且厚度不超过1.0mm左右，因此不会影响传热效果。
五、KM型高温耐磨抗蚀专用封孔剂说明
KM型高温耐磨抗蚀专用封孔剂系采用超硬新材料，合成新工艺，以及粒子的配级等技术精心加工、配制而成，在常温下可快速固化，高温下形成坚硬的陶瓷体。其高温耐磨性好，导热系数大，抗蚀性强，与金属表面粘结具有极强的吸附性和热震稳定性，不脱落、不出现裂纹等特点。用其对金属热喷涂涂层表面进行封孔，能有效渗透、浸湿涂层孔隙，并在高温下逐渐陶瓷化，使整个涂层更致密，阻止介质中的有害成份通过微小的涂层隙进入涂层内部，能获得有效封闭毛细孔的效果。