锅炉工技师论文最终版

锅炉工技师论文火电厂锅炉水冷壁管防腐耐磨研究

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摘要：火力发电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理复杂，它与炉膛火焰温度、燃煤的含硫量、烟气与灰分颗粒的冲蚀密切相关。防止水冷壁高温腐蚀和磨损的常用方法有两类，即非表面防护方法和表面防护方法。针对太阳纸业热电厂二期四台循环流化床锅炉，现场采用超音速电弧喷涂，涂层层寿命已近四年，认为积极采用超音速电弧喷涂技术是火电厂循环流化床锅炉水冷壁高温防腐耐磨涂层最可靠的解决方法。

关键词：循环流化床锅炉水冷壁高温腐蚀和磨损超音速电弧喷涂

一、引言

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环，反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到低NOx排放、90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，因此国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域得到广泛的商业应用，且向大型循环流化床锅炉方向发展。

目前，循环流化床锅炉存在的严重问题是锅炉金属管壁高温腐蚀和管壁磨损。循环流化床锅炉金属件磨损因不同厂家出产的锅炉不同，磨损部位、磨损程度等都不相同，主要发生在以下部位： 1、布风装置——

风帽的磨损； 2、炉膛下部卫燃带与水冷壁过渡区域的管壁磨损（严重磨损）； 3、炉膛角落区域的水冷壁磨损（严重磨损）； 4、炉膛一般水冷壁管的磨损（较严重）； 5、不规则管壁（弯管让管、管壁上的焊缝、炉内测试元件等）的磨损； 6、二次风喷嘴的磨损； 7、炉内受热面（屏式过热器、水平过热器管屏、埋管）的磨损； 8、炉顶受热面的磨损（较严重）；

9、旋风分离器的磨损（较严重）； 10、对流烟道受热面（省煤器两端、空气预热器入口）的磨损。尤其循环流化床锅炉水冷壁管的管壁高温腐蚀和管壁磨损最为严重，它的直接危害主要表现在以下两个方面：

(1)使管壁减薄，一般每年减薄量约为 1mm 左右，严重的可达 5-6mm 年，形成严重的安全运行隐患，增加了电厂的临时性检修和大修工作量，且检修周期大为缩短，给电厂造成很大的经济损失。

(2)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，同时也干扰地区电网的正常调度，由此也造成很大的社会影响。?

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。这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在，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。热电厂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扬析颗粒，在循环流化床锅炉内部燃烧的复杂动态过程中，高温物料在上升烟气流作用下向炉膛上部运动，对水冷壁及炉内布置的其他受热面放热。粗大粒子猛烈撞击水冷壁，对水冷壁工作面产生严重切削，部分粒子在重力及其他外力作用下不断减速偏离主气

流，最终形成附壁下降粒子流对水冷壁进行磨损。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)烟气与灰分颗粒的冲蚀。锅炉运行过程中，炉温可高达1000℃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SO2、SO3、H2S、HC1、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 → FeS)；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米/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： 1、采用低氧燃烧技术； 2、尽可能使各燃烧间的煤颗粒浓度均匀； 3、合理的配风及强化炉内的湍流混合； 4、控制适当的入炉煤颗粒度； 5、避免出现受热面壁温局部过热； 6、在壁面附近喷空气保护膜； 7、加脱硫剂； 8、控制合理的炉膛出口烟温； 9、对易产生高温腐蚀的煤种采用抗腐蚀高温合金； 10、采用烟气再循环； 11、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； 12、对易腐蚀区加炉衬防护；

各锅炉生产厂家也根据锅炉使用厂家反馈的水冷壁腐蚀和磨损意见采取了一定的防范设计：1、采用让管设计，使水冷壁与卫燃带交接处易受磨损的150MM一段管子向外凹进；2、水冷壁与卫燃带在一个平面上；3、卫燃带与水冷壁过渡平缓4、水冷壁与卫燃带交接处，卫燃带变为平面；5、炉膛角部采取设计焊接抓钉捣打可塑料至炉顶；

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方法，主要：

(1)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。

(2)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，