鍋爐受熱面磨損的主要因素及防護(hù)技術(shù)措施

曹錦秀　王廣東

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐各個(gè)受熱面部位的磨損因?yàn)槌梢虻亩鄻有院涂刂频膹?fù)雜性，始終成為困擾企業(yè)的一個(gè)生產(chǎn)難題，由于磨損而產(chǎn)生的水冷壁管爆管更是嚴(yán)重地影響了企業(yè)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)我公司實(shí)際運(yùn)行中反映出的情況，我們對(duì)鍋爐受熱面磨損的相關(guān)部位、影響因素及防護(hù)技術(shù)做以下介紹。

關(guān)鍵詞：鍋爐受熱面磨損；主要因素；防護(hù)措施

某公司為滿足企業(yè)生產(chǎn)及生活用汽，安裝了3臺(tái)中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，其技術(shù)參數(shù)為：額定蒸發(fā)量：75t/h；額定蒸汽壓力：3.82MPa；過(guò)熱蒸汽溫度：450℃；給水溫度：105℃；鍋爐設(shè)計(jì)熱效率：≧88.5。鍋爐采用單鍋筒，自然循環(huán)方式，總體上分為前部及尾部?jī)蓚€(gè)豎井。前部豎井為總吊結(jié)構(gòu)，四周由膜式水冷壁組成。自下而上，依次為一次風(fēng)室、密相區(qū)、稀相區(qū)，尾部煙道自上而下依次為高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器及省煤器、空氣預(yù)熱器。尾部豎井采用支撐結(jié)構(gòu)，兩豎井之間由立式旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部聯(lián)接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部豎井用敷管爐墻，外置金屬護(hù)板，尾部豎井用輕型爐墻，由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。

1 爐膛受熱面易磨損主部要位

（1）衛(wèi)燃帶區(qū)域；（2）爐膛四角；（3）煙道口兩側(cè)水冷壁；（4）水冷壁連接處焊縫；（5）溫度探測(cè)孔四周；（6）屏過(guò)翼形水冷壁；（7）熱電偶及風(fēng)壓測(cè)量處。

2 影響鍋爐受熱面磨損的主要因素

流化床鍋爐受熱面的磨損破壞機(jī)理比較復(fù)雜，是物理作用與化學(xué)作用交替進(jìn)行的復(fù)雜過(guò)程。

化學(xué)作用是指化學(xué)腐蝕，由于爐氣中含有硫氣，含硫氣體在高溫環(huán)境里對(duì)受熱面形成高溫硫化腐蝕。

物理作用實(shí)質(zhì)是一種氣固沖蝕磨損，沖蝕的介質(zhì)是以氣體相和固體相所組成的混合型介質(zhì)，在這里，氣固沖蝕磨損也就是爐氣混流體以一定的速度和不同的角度對(duì)鍋爐本體受熱表面進(jìn)行的沖刷所造成的磨損。沖蝕磨損的磨損速度由多種因素所決定。

2.1 磨粒的影響

爐氣混流體中所含的硬質(zhì)顆粒雜物即為沖蝕磨損的磨粒，高硬度，高濃度的磨粒會(huì)加大磨損量，尖角形的磨粒比圓球形的磨粒在同等條件下產(chǎn)生更大的沖蝕磨損，另外磨粒的尺寸大小也是影響磨損速度的關(guān)鍵因素，當(dāng)磨粒尺寸很小時(shí)，對(duì)沖蝕影響不大，隨著磨粒尺寸增大，受熱表面的沖蝕磨損也增加，因此，控制燃料的質(zhì)量也可減緩磨損量。

2.2 速度的影響

爐氣混流體的速度決定著磨粒的速度磨粒的沖擊速度對(duì)沖蝕磨損有很大影響，這是因?yàn)闆_蝕磨損與磨粒的動(dòng)能有直接關(guān)系，一般認(rèn)為，磨損損耗量隨著磨粒速度的提高而加大。

2.3 沖蝕角度的影響

沖蝕角是指磨粒與受熱表面的傾角，實(shí)踐證明，在鍋爐受熱表面的沖蝕磨損上，隨著沖蝕角的增加磨損量也相應(yīng)增大，當(dāng)沖蝕角為90度時(shí)，磨損量最大。

3 鍋爐防護(hù)技術(shù)措施

目前應(yīng)用于鍋爐受熱面防磨的辦法有涂刷耐磨材料，抹澆注料和焊裝防磨片以及熱噴涂等。市場(chǎng)上的耐磨涂料僅適用輕微磨損的煤粉爐，起到一定的耐高溫防磨作用，并不具有耐磨性能，不能滿足循環(huán)流化床的抗磨性能要求，在一些固狀物料向下回流的磨損部位，有采取加焊防磨片破壞向下回流物料以達(dá)到防磨目的，但在防磨片與水冷壁交界處物料流動(dòng)方向的改變會(huì)產(chǎn)生新的磨損點(diǎn)，效果并不理想。眾所周知，澆注料與爐管的熱膨脹多數(shù)差異太大，過(guò)薄的澆注料會(huì)因熱膨脹而脫落，過(guò)厚則嚴(yán)重的影響了導(dǎo)熱。從熱效率上考慮，大面積的澆注料防防磨是不經(jīng)濟(jì)的。

相對(duì)于上述防磨方法而言，熱噴技術(shù)具有材料品種繁多選擇面廣，涂層性能可調(diào)整，噴涂工作不受幾何形狀所限制，涂層厚度可調(diào)，不影響導(dǎo)熱等優(yōu)點(diǎn)。適宜于循環(huán)流化床鍋爐受熱面大面積的防磨施工。我公司技術(shù)工程師進(jìn)行研討與分析各種噴涂工藝及其他防護(hù)工藝的特點(diǎn)性能，綜合總結(jié)歷年來(lái)對(duì)類(lèi)似磨損腐蝕狀況的處理經(jīng)驗(yàn)，擬定了以超音速電弧噴涂結(jié)合亞音速火焰噴涂工藝對(duì)易磨損部位進(jìn)行噴涂防護(hù)。

3.1 噴涂技術(shù)介紹

超音速電弧噴涂：超音速電弧噴涂設(shè)備是由電源箱，噴涂主機(jī)，雙輪送絲機(jī)，推拉式超音速噴槍及系統(tǒng)壓縮空氣凈化設(shè)備等輔件所組成，該噴涂技術(shù)是以燃燒于絲端的電弧將均勻送給的合金絲材溶化，經(jīng)拉瓦爾噴嘴加速后的超音速氣流將熔化的絲材霧化為細(xì)微均勻的液粒。噴向工件形成涂層。涂層與基材以機(jī)械或區(qū)微的冶金形式結(jié)合，其結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)60Mpa.與普通的噴涂方法相比，超音速電弧噴涂具有更高的粒子飛行速度（400m/s）和更高的結(jié)合強(qiáng)度。也具有較低的涂層孔隙率 ，致密性好且噴涂粒子到達(dá)工件表面時(shí)溫度≤100℃等優(yōu)點(diǎn)。可獲行高質(zhì)量的涂層，噴涂效率高，適合于大面積施工。

亞音速火焰噴涂：亞音速火焰噴涂是以氧乙炔作燃燒焰，以壓縮空氣作送粉，加速，并冷卻氣的一種輕便型噴涂設(shè)備，由于具有特殊的氣體加速結(jié)構(gòu)，可將粒子飛行速度提高至300m/s左右，而且，由于有獨(dú)特的環(huán)型氣幕保護(hù)與冷卻，粒子至工件溫度低于200℃，不會(huì)引起熱變形。（普通火焰噴涂40m/s左右），所噴制的涂層質(zhì)量較普通火焰噴涂要高得很多。又因?yàn)椴捎玫膰娡坎牧鲜欠蹱畈牧希牧系姆N多且易于配制，方便噴制適合于各種工況要術(shù)的涂層，另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)就是小巧靈活，可在空間狹窄的復(fù)雜環(huán)境作業(yè)。另外，超音速火焰噴涂可噴制較厚的涂層，涂層達(dá)到3mm仍不開(kāi)裂。缺點(diǎn)是噴涂效率太低，噴涂本過(guò)高。只適宜于小面積的對(duì)涂層有特殊要求的部位噴涂。

3.2 確定噴涂技術(shù)

根據(jù)上述防磨技術(shù)性能特點(diǎn)，確定用超音速電弧對(duì)各種磨損區(qū)域進(jìn)行整體噴涂，在局部嚴(yán)重磨損部位再以亞音速火焰噴涂增厚，以復(fù)合涂層的結(jié)構(gòu)，達(dá)到加強(qiáng)噴涂的目的。因此可將局部嚴(yán)重部位涂層提高至1.2mm。超音速電弧噴涂?jī)?yōu)點(diǎn)是：霧化效果好，霧化后的粒子細(xì)小均勻，速度高，有利于獲得高質(zhì)量的涂層。

超音速電弧噴涂采用拉伐爾噴嘴，加強(qiáng)了氣流對(duì)粒子的加速效果，從而提高了粒子速度。粒子速度對(duì)涂層的性能有很大的影響。粒子速度高，粒子沉積時(shí)對(duì)基體的撞擊作用就強(qiáng)，粒子變形就充分。有利于粒子與基體、粒子與粒子之間的結(jié)合，從而提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度，降低涂層的孔隙率。粒子速度越高，越有利于獲得高質(zhì)量的涂層。

先后對(duì)鍋爐四管、外置式換熱器、爐膛埋管受熱面、冷渣器中的熱交換器、水（汽）冷式旋風(fēng)分離器膜式壁、爐膛水冷壁衛(wèi)燃帶及其爐頂出口四周易磨損部位進(jìn)行了噴涂，都取得了顯著效果。endprint