广州三鑫金属科技有限公司

煤粉炉水冷壁等受热面防腐防磨技术设计

煤粉锅炉由于其结构特点和设计参数所致，其炉膛水冷壁管等受热面部位，由于运行工况条件极为恶劣，长期遭受高温高速含尘烟气强烈的高温腐蚀和不均匀冲刷磨损，设备管壁极易被腐蚀、磨损减薄，甚至造成泄漏和爆管。为确保锅炉安全、稳定、经济运行，以达到长周期运行的目的，对以上各设备受热面部位采取有效的防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况，结合我公司长期从事该行业的实际施工经验，针对贵单位锅炉的具体炉型和各设备的设计工艺参数，经本公司工程技术人员认真分析，对上述设备进行防磨防腐技术设计采用本技术进行防护能获得良好的效果，可大大延长设备使用寿命。

一、失效分析
1、炉膛水冷壁管受热面部位
该部位受热面失效的主要原因是高温烟气的腐蚀包括高温氧化和热腐蚀，同时伴有喷燃气体流的吹损和高速含尘烟气的不均匀冲刷磨损。
水冷壁受热面由于高温烟气的作用，产生高温腐蚀，包括高温氧化和硫酸盐及硫、硫化物的热腐蚀，该部位所处烟气温度很高，而且是富氧燃烧，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。锅炉在运行过程中管壁表面首先发生高温氧化，生成Fe2O3，又由于硫元素的存在，因此其燃烧后生成的烟气中含有部分SO2、SO3和少量的S2和H2S等，对管壁的腐蚀极为严重。烟气中的SO2与O2反应生成SO3， SO3、SO2与燃料灰中的Na2O和K2O化合生成硫酸盐M2SO4和亚硫酸盐M2SO3，其捕捉飞灰形成结渣和流渣沉积在金属管表面上，此时烟气中SO3、SO2与M2SO4、M2SO3同管壁上的Fe2O3反应生成复合硫酸盐MFe（SO4）2或MFe（SO3）2，此复合硫酸盐受高温又分解为疏松状氧化铁和硫酸盐及亚硫酸盐沉积层，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，单质硫S2与管壁Fe反应生成低熔点FeS，其与金属Fe作用生成共晶体Fe•FeS，会导致Fe的加速腐蚀；H2S与管壁Fe反应生成FeS，因此对管壁产生了强烈的腐蚀。同时，管壁的磨损量是与气流的速度、烟气含尘浓度、颗粒的特性和流道几何形状等密切相关。据有关研究资料表明，磨损量与气流速度的3.6次方成正比，燃烧器周边受热面管处喷燃气流的速度极大，含粉浓度高，因此其吹损减薄极为严重，而在炉膛四角和折焰角附近还存在涡流效应，主要是由于烟气流捌向，含尘颗粒的惯性作用，存在严重的不均匀冲刷磨损。
在上述多重因素共同作用下，受热面管从外向内不断地被氧化、腐蚀和冲刷磨损，使之逐渐减薄，当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。

二、涂层设计
针对上述管壁失效机理，我们设计采用超音速电弧喷涂技术，并选用具有结合强度高、抗高温氧化和热腐蚀性能好同时耐冲刷磨损性能优异的金属陶瓷丝材+高温专用封孔剂制作复合涂层进行防护，涂层边缘设置过渡区域，做到平滑过渡。采用该技术进行防护，能够满足防护要求，大大延长设备的使用寿命。
1. 厚度：0.5mm左右
2. 结合强度：≥55Mpa
3. 硬度：≥55HRC
4. 抗高温氧化性：+6.35mg/cm2（750℃氧化250h）
5. 孔隙率：≤0.9%
6. 工件变形性：不变形
7. 涂层表面处理：高温专用封孔剂进行封孔

三、锅炉专用电弧喷涂丝
专用丝材主要成分为：NiCr-Cr3C2、Mo、Al、RE等，具有很好的抗高温氧化、抗高温腐蚀和抗冲刷磨损性能，特别适用于煤粉炉和CFB锅炉等既有较强的冲刷磨损，又有较严重的高温氧化、高温腐蚀的部位大面积制作防冲刷涂层。

1. 主要技术指标：
(1) 维氏硬度：700—1000HV0.1；
(2) 结合强度：55MPa以上；
(3) 工作温度：1000℃以下；
(4) 相对耐磨性：Q235钢的15倍以上，最大为 Q235钢的18倍；
(5) 可喷厚度：2.0mm以下；
(6) 热震稳定性：700℃热震15次涂层无变化

2. 推荐喷涂参数：
(1) 喷涂电压：28—32V
(2) 喷涂电流：180—260A
(3) 喷涂距离：100—200mm
(4) 雾化压力：0.5—0.6MPa

CFB锅炉受热面磨损的不均衡性与防磨技术设计

对CFB锅炉在运行中出现的磨损不均衡性，采用分段分析磨损原因，有争对性地设计防磨方案，可以取得理想的防磨效果。
CFB锅炉，切割磨损，不均衡性，分段分析，超音速电弧喷涂，药芯焊丝,明弧焊丝,金属喷涂材料,
CFB锅炉因其燃煤适应性广、燃烧效率高、脱硫成本低和调峰能力强等突出特点而备受青睐，近年来在国内得到迅猛发展，但其磨损严重和不均衡性问题极其突出。
普通煤粉锅炉受热面采用超音速电弧喷涂技术，喷涂材料，其防护周期可达一至两个大修期（即四至八年）。但CFB锅炉受热面防磨工作却十分艰难，要使一台CFB锅炉所有受热面在一年之内不因磨损而爆管，却十分困难。其难点就在于极少数几个部位磨损的不均衡性而使问题十分突出。例如：炉膛密相过渡区的磨损就象癌症一样难以根治。
由于CFB锅炉受热面不同部位的磨损机理不同，且磨损极不均衡。因此，有效解决CFB锅炉防磨的关键在于分段分析和对症下药。

非正常磨损受热面的磨损分析与防磨方案：
在已投运的CFB锅炉中，许多炉子的局部少数区域存在切割磨
损等非正常磨损情况，在防磨过程中应引起高度重视。

炉膛密相过渡区受热面的磨损原因与防磨方案：
从全国大量已投运的CFB锅炉磨损情况来看，虽然造成炉膛密相过渡区水冷壁和鳍片非正常磨损的原因很多，但几何结构问题是致使其产生切割磨损最直接的原因。因此，对尚未安装的CFB锅炉，建议进行密相过渡区结构调整，以免产生恶性循环。对已经投运的CFB锅炉，如果密相区切割磨损严重，可以积极与原锅炉制造厂家和设计安装单位取得联系，尽可能进行几何结构改进。如果几何结构改进有困难，可以采取综合防磨措施，例如采用超音速电弧喷涂高温硬度和韧性好的材料设置分级挡料带、加装梯形防磨瓦等。根据全国很多电厂防护情况来看，这些防磨措施均有助于延长使用周期。

CFB锅炉受热面磨损的不均衡性与防磨技术设计

炉膛中下部凸出焊缝的磨损原因与防磨方案：
CFB锅炉炉膛中下部水冷壁凸出焊缝的磨损也非常严重，有的也有切割效应。循环流化床锅炉在安装或检修时，焊接必须精细，可以采用先进的焊接方法，使焊缝平整不凸出，即使有凸出，也要精心打磨平整，尽可能使凸出减少和平整。另外，焊缝区域附近最好采用超音速电弧喷涂，以达到理想的防磨效果。

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