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锅炉水冷壁防磨抗蚀分析-防磨导流板
作 者: lcabcd
  

一、前言

锅炉运行过程中,由于燃烧煤中硫及其它有害杂质的存在,在高温下对水冷壁构成腐蚀。锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损一直是电力系统普遍存在的严重问题,它的直接危害主要表现在以下两个方面:

(1)发生水冷壁突发性爆管事故,造成紧急停炉抢修,不仅打乱了电厂的正常发电秩序,减少发电产值,而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用,直接影响企业效益,同时也干扰了地区电网的正常调度,影响当地工农业生产,由此也造成了很大的社会影响。

(2)使管壁减薄,据统计一般每年减薄量约为1mm左右,严重的可达5~6mm年,形成安全运行的严重隐患,增加了电厂的临时性检修和大修工作量,给电厂造成很大的经济损失。

这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在,我们在各火电厂的锅炉定期检验中经常遇到,只是程度不同而已。由于其燃煤含硫量大,水冷壁遭受的高温腐蚀特别严重,由此带来的爆管、换管损失惨重。

同时,煤燃烧时产生的大量灰粉,在锅炉内部燃烧的复杂动态过程中,猛烈撞击水冷壁,对水冷壁工作面产生严重切削,使水冷壁管工作面被磨损成不同程度的小平台,造成水冷壁壁厚的实际减薄,容易导致水冷壁管在高温下强度不够而爆管,其危害作用同高温腐蚀一样严重。

因此,需要我们寻求一种解决的技术方法,增加水冷壁的抗磨损能力,以延长水冷壁的使用寿命。

二、水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理。

  水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的,简言之,与下列因素有关: (1)炉膛火焰温度;(2)燃煤的含硫量;(3)烟气与灰分颗的冲蚀。

     锅炉运行过程中,炉温可高达1600℃以上,由于燃烧煤中硫及其它有害杂质的存在,水冷壁普遍遭受高温腐蚀。参与高温腐蚀的危害物有燃烧过程中产生的SO2SO3H2SHC1、碱金属盐及钒盐类,是多种化学物在各种温度下共同对管壁进行的复杂的动态腐蚀过程。其中,硫化物是锅炉高温腐蚀的主要因素,一是烟气中的硫化氢与管壁金属作用产生的腐蚀,含硫物在金属高温下产生单原子硫,硫与管道中的铁反应生成硫化铁(Fe+S&rarrFeS);二是由不可燃硫在高温作用下生成硫酸盐混入灰分熔敷于管壁表面,但不再具有水冷壁管所要求的各种良好的高温机械性能,实际上导致水冷壁管有用壁厚的减薄,从而其有效承载能力不断下降,由此形成腐蚀。

     另外,高温烟气裹着可以大于8/秒的速度冲击管壁,烟气的腐蚀和灰分颗粒的冲刷在金属表面交替进行,造成管壁减薄。

三、防止水冷壁高温腐蚀和磨损的途径。

意外的爆管则会造成较大的经济损失,电厂为减少爆管,投入了大量人力、物力加强对水冷壁的监测和更换,但是监测未取得任何实质性的效果,换管则将大大增加生产成本和维修费用。只有防患于未然才是最好的办法。

分析清楚了水冷壁高温腐蚀的产生原因,就可采用有效的方法来进行防止,常用方法可以分为两类,即非表面防护方法和表面防护方法。非表面防护方法有:

A对受热面的设计布置合理,以避开高烟温区和高壁温区出现。

B采用烟气再循环。

C对易产生高温腐蚀的煤种采用抗腐蚀高温合金。

D加添加剂。

E在壁面附近喷空气保护膜。

F避免出现受热面壁温局部过热。

G控制适当的煤粉细度。

H合理的配风及强化炉内的湍流混合。

R尽可能使各燃烧间的煤粉浓度均匀。

L对易腐蚀区加炉衬防护。

H控制合理的炉膛出口烟温。

K采用低氧燃烧技术。

非表面防护法的共同之处在于,一定程度上可以减轻水冷壁的腐蚀,但并不能真正做到防止其腐蚀。而且有些方法在实际运行中会因为各种原因而不能有效地实施,甚至个别方法还存在争议,如炉衬防护,不但影响燃烧室吸热能力,还会使腐蚀复杂化。故有必要寻求其它效果更好的表面防护方法。对受腐蚀构件表面覆盖耐腐蚀的隔离层,是最直接有效的防腐措施,属于高温腐蚀的表面防护主要方法

(1)电镀、热渗镀:镀层的覆盖性及结合度较好,但受工件尺寸限制,镀件在现场拼焊中镀层也会出现薄弱环节,降低使用性能。无法对已有设施进行再次防腐。

(2)涂刷法:涂刷的涂层塑性、热膨胀性等不能适应锅炉内环境及脱硫装置,使用中易产生脱层,难于实际应用。

(3)热喷涂:适合现场操作,涂层材料选择范围宽,组合方式多,能提供多种性能涂层,对已有设施的未防护部分进行追加防护,已防护部分进行再次防护。超音速电弧喷涂技术利用了流体力学中的拉瓦尔原理,使喷涂时的粒子速度真正超过了音速。我们通过对该技术的引进,特别是针对喷涂设备笨重、庞大、不利于现场施工的缺点,进行大胆的设备结构改造和功能完善,达到的突出特点是现场实用性强、喷涂性能好、涂层质量显著提高。与普通电弧喷涂和火焰喷涂比较。

(4)由于超音速电弧喷涂技术的先进性离子喷射速度快(比普通电弧喷涂快4),其技术性能比普通电弧喷涂有本质的提高,改善了涂层的孔隙率、颗粒度、结合强度等性能,增加了涂层厚度调节范围及可利用的涂层材料选择范围,可以大大拓展电弧喷涂的应用范围。

(5)超音速电弧喷涂的应用还几乎停留在普通电弧喷涂技术的基础上,只是简单地利用其性能的提高,基本上处于一种被动应用的状况。超音速电弧喷涂

(6)喷涂材料,仍然沿用原有电弧喷涂用丝材,没有针对超音速电弧喷涂技术的先进性专门开发新型涂层材料,我们投入了大量人力、物力、财力对其进行了进一步研究,开发出了MC锅炉四管专用涂层、NiCr/Cr3C2NiCrAiFe/Cr3C245CT系列喷涂材料,增加其在电力系统的现场实用性,最大限度地利用该技术的先进性,实现良好的表面涂层。

以上介绍的是一些锅炉防磨抗蚀的原始方法,现在有一种新型的防磨梳形导流板工艺,可以增强水冷壁使用寿命,一次施工可以保证使用6年以上的新工艺,有效的解决了锅炉防磨,特别是循环流化床锅炉防磨。

 

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