CFB锅炉四管防磨防腐技术方案

CFB锅炉受热面防磨防腐技术及施工方案

电厂CFB锅炉水冷壁、过热器及省煤器等受热面部位，在运行时具有高流通量、高含尘量、温度低、床料介质硬度大等特点，因而锅炉系统设备易受远远恶劣于煤粉炉的强烈冲刷磨损，设备管壁减薄快速，使用寿命缩短，为确保锅炉安全、稳定、经济运行，以达到长周期运行的目的，对以上设备各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，针对贵厂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，采用超音速电弧喷涂技术进行防护能获得良好的效果。

一、失效分析

A 炉膛水冷壁部位

在水冷壁管受热面部位，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和切割效应，其次还伴有一定程度的高温氧化和热腐蚀。涡流效应是发生在烟气转向部位，由于固体颗粒的惯性作用，局部磨损极为明显，尤其在炉膛四角处水冷壁表现更为恶劣，由于该处形成边壁流，物料汇集此处较多，受到不同角度的物料冲刷机会较多，所以磨损特别严重；而切割效应体现在护墙根部水冷壁管处，其主要原因是由于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，会产生反弹，其中往水冷壁管侧反弹部份，对壁管就产生了严重的切割效应，产生的局部磨损相当严重。烟道出口水冷壁部位则受到了烟气拐向时，由于固体颗粒的惯性作用而引起强烈的冲刷、磨损。

B 过热器、再热器部位

过热器部位是以高温含尘烟气的不均匀冲刷磨损为主要失效形式，并伴有一定程度的高温腐蚀。由于位于水平烟道及附近区域内，烟气流速较大，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。另外由于所处烟气温度较高，故存在碱金属盐的腐蚀，加重了管壁减薄的速度。

C 省煤器部位

省煤器部位失效原因主要是受到高速含尘烟气的不均匀冲刷磨损，省煤器部位由于管排间距小，流经风速大，且由于所处烟气温度相对较低，固体颗粒硬度高，因此所受不均匀冲刷磨损相当严重。同时存在一定程度的腐蚀，主要是硫酸盐腐蚀及硫化物、硫化氢引起的腐

蚀。

在上述多重因素共同作用下，设备受热面管从外向内不断地被冲刷、磨损和氧化、腐蚀，使之逐渐变薄，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，我们设计制作由双层涂层构成的复合防护层，即采用超音速电弧喷涂技术，工作层材料选用硬度特别高、耐冲刷磨损性能优异，同时具备抗高温氧化和热腐蚀性能好的HDS-88A金属合金丝材，面层采用KM型高温耐磨防腐专用封孔剂封孔，此复合涂层具有优异的抗磨损、耐腐蚀性能，结合强度高，涂层边缘设置过渡区域，使涂层与非涂层平滑过渡，无凹凸平台。经过以上设计，能够满足防护要求。

三、主要技术指标

1、HDS-88A金属合金涂层

厚度：0.6-0.8mm左右

粒子速度：386m/s

结合强度：≥55MPa

硬度：HRC69

抗高温氧化性：+12.16mg/cm2（750℃氧化250h）

孔隙率：≤0.9%

基体温度：≤100℃

工件变形性：不变形，不改变母材表面金相组织结构和理化性能

2、高温耐磨专用封孔层

工作温度：1000℃

耐磨性：≤10mg/1000r

结合强度：≥6 MPa

厚度：0.05-0.1mm左右

四、超音速电弧喷涂设备与技术简介

1、设备简介

FLEXI ARC 200电弧喷涂设备是一种以各种实心线材和特殊粉芯线材为原料，广泛应用于各种表面的抗腐蚀和耐磨损处理的电弧喷涂系统，其粉芯线材经过特殊熔化。由于客户所需要的实芯线材不同，所以各种模具也有所不同。高能密度和特殊加工的电弧使FLEXI ARC200能够充分熔化金属管及其内部的粉芯。FLEXI ARC 200可以实现傻瓜式自动喷涂，

这个电弧喷涂系统符合CE-standard标准，并且包括以下模块。

①便携式电源

②可以旋转的送丝装置

③手动喷涂设备

④管线集成件包括绝缘导向管

2、技术简介

超音速电弧喷涂技术是我公司通过引进先进设备和技术开发的金属热喷涂新技术，被美国、日本等发达国家列为二十一世纪表面工程关键技术。该喷涂技术采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达55MPa以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂粒子到达工件表面时温度不足100℃工件不会变形，可获得高质量的涂层。

五、喷砂技术说明

1、喷砂对基体表面的作用

（1）净化表面：去除被喷表面的各种污杂物，特别是油脂、污垢、氧化皮、铁锈、油漆涂层等，表面显示均匀的金属光泽，以利于熔融粉末与基体表面的粘合吸附（分子的溶解和扩散）。工作面清洁度达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的Sa3.0级。

（2）粗化表面：热喷涂涂层与基体的结合以机械结合为主，这就要求基体前处理不仅要除油除锈，还要粗化表面，使用面具有一定的粗糙度。表面粗糙度达到GB1031-1995《表面粗糙度参数及其数值》中规定的R Z60—90μm。

2、粗化处理的目的

（1）增大喷涂层与基体的接触面积，提高结合面的粘合吸附力。

（2）增加涂层材料与基体表面的填塞嵌合，锚合咬合作用，以加强涂层与基体的附着力。

3、活化表面

喷砂使被喷涂表面形成活化能力：如晶格缺陷、塑性变形，产生一定的应力状态，以利于增加喷涂粒子与基体表面化吸附力，提高喷涂颗粒与基体的冶金结合能力。活化效果分析如下：

（1）喷砂使工件表面在经过砂粒的反复打击后形成一定的残余压应力，尽管该应力数