熔敷防磨技術在循環流化床鍋爐上的應用

劉永學　戴玉良　黃國鷹

（中石油新疆油田新港作業分公司，新疆　克拉瑪依　834000）

·改造與更新·

熔敷防磨技術在循環流化床鍋爐上的應用

劉永學戴玉良黃國鷹

（中石油新疆油田新港作業分公司，新疆克拉瑪依834000）

摘要：介紹某油田推廣使用循環流化床燃煤鍋爐作為稠油熱采注汽設備，生產的過熱蒸汽用于稠油開采。該鍋爐的使用降低了注汽生產成本，提高了注入油井蒸汽的干度和溫度，有利于稠油的開采。為防止流化床鍋爐在運行過程中出現水冷壁過度磨損和爆管，應用熔敷防磨新技術對鍋爐水冷壁進行防磨處理，確保了流化床鍋爐的安全平穩運行。

關鍵詞：循環流化床；水冷壁；熔敷；防磨技術

一、概況

某油田近年來逐步推廣使用循環流化床燃煤鍋爐作為稠油熱采注汽設備，生產的過熱蒸汽用于稠油開采，該鍋爐的使用不但降低了注汽生產成本，而且還提高了注入油井蒸汽的干度和溫度，有利于稠油的開采。

在循環流化床鍋爐中，有許多部件工作在高溫、高固體顆粒不斷沖刷環境下，雖然每年在停爐檢修期間都采取了一些防磨損措施，但循環流化床鍋爐的運行結果表明效果不明顯，鍋爐水冷壁的磨損仍是十分嚴重的。循環流化床鍋爐水冷壁管受到爐膛中氣固兩相流的沖刷，磨損嚴重，是引起水冷壁管爆管的主要原因；另外，爐膛速度設計不合理、結構設計不合理、安裝缺陷、制造缺陷、耐火材料垮塌、大顆粒煤粒太多、被迫采用高風速運行、分離器效率低、返料系統運行不合理、排渣不對稱等問題也是引起鍋爐水冷壁磨損、爆管的原因。為避免鍋爐水冷壁磨損、爆管，確保鍋爐設備正常運行，對鍋爐水冷壁采用較為可靠的防磨新技術迫在眉睫。

二、技術簡介、原理及特點

1.技術簡介

熔敷技術是近年來流化床鍋爐防止水冷壁磨損使用的一項新技術，利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體(工件)表面上，形成冶金結合的一種熔敷工藝過程。熔敷的目的是利用熔敷的方法在工件表面獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的熔敷金屬層。

2.原理

等離子弧熔滴熔敷技術是以被熔敷工件為陽極（陽極接地），以金屬熔絲為陰極，利用陽極和陰極之間產生的等離子弧作為熱源，將陰極（金屬熔絲）融化，產生金屬熔滴，再通過智能機械誘導機構（熔敷機器人）的甩滴功能將熔融的金屬熔滴甩附在被熔敷工件上的一種熔敷技術。其工作過程如圖1所示。

圖1

3.特點

分布式變流熔敷系統、粉心合金熔絲熔敷水冷壁合金防腐裝置系統及方法，具體的工藝過程為通過高壓電弧產生的熱量將合金熔絲融化形成熔滴，再經過高速脈沖甩滴機構將熔滴甩到工件表面，從而形成金屬冶金結合的熔敷過程。由于工件是三維立體結構，因此熔敷過程采用全自動機器人熔敷機來實現，熔敷過程為激光掃描工件表面，計算機合成工件表面立體圖形，自動計算和分析施工順序和熔槍定位，熔敷施工，周而復始的重復上述步驟直到熔敷區域施工完畢，整個過程為“3D”表面金屬填充打印技術。

該防腐技術為主動防腐型技術，即在鍋爐爐膛的過渡區采用全屏曲面熔敷的方式熔敷上一層合金材質，一般以不銹鋼類為主，尤以Incone625為最佳，厚度根據防腐要求，一遍熔敷厚度在1.0～1.5mm之間，目前國外氣化爐也主要采用這種材質對氣化爐進行防腐。其具有如下特點。

（1）合金熔敷層表面光滑，無裂紋，無氣孔，防腐持久；

（2）合金熔敷防腐層為冶金結合，結合強度高；

（3）可以根據要求調整熔敷層的厚度，以保證防腐可靠性；

（4）易在較薄、高壓金屬部件上進行熔敷或金屬再造修補；

（5）能夠產生非常好的熔敷化學反應，且為冶金結合；較低的熱輸入量，避免母材變形的產生；

（6）可以熔敷各種金屬，且可以實現異種鋼0.2 ～0.5mm的冶金熔合，包括合金藥芯金屬絲、不銹鋼合金絲、鐵絲、鋁絲；

（7）很好的熔敷微觀冶金結構，能夠保證熔敷表面均勻致密；

（8）在冶金結合的情況下，可以很好的保留原母材和表層熔敷金屬材料的原固有特性，而不發生材質成分、金屬力學特性方面的變化；

（9）可以根據用戶的要求或設備運行環境的要求來調整熔敷金屬層的厚度，以保證所保護設備的長周期安全運行；

（10）在設備需要檢修或改造時，熔敷金屬層具有相同或類似材料的可焊接特性，水冷壁管改造切割后的管材對接方法為修磨出原水冷壁管金屬坡口后對焊，再進行對接焊口的表面強化熔敷。

三、實施應用情況

1.實施應用

我公司采取對130t/h循環流化床鍋爐澆注料往上約4m高水冷壁進行了熔敷防磨處理，對熔敷區域的水冷壁表面進行清理，清除表面的非金屬及金屬氧化物。劃分施工區域，對爐膛密相區四面水冷壁熔敷施工，熔敷施工后進行檢查、修補；對熔敷區域上部與光管區域的水冷壁管采用打磨平滑過渡；鍋爐打水壓測試。

2.實施技術要求

（1）單層熔敷厚度為1.5～2mm；

（2）全部熔敷層不得有母材裸露在外的現象；

（3）熔敷層表面平滑過渡，打磨掉大于3mm的熔瘤和絲頭。

（4）熔敷防磨層硬度＞HR C45；

（5）重熔金屬層與母材融合厚度≤1mm；

（6）管與管、鰭片與鰭片之間必須平滑過渡。

四、結語

循環流化床鍋爐水冷壁熔敷防磨技術可以長期保證循環流化床鍋爐的穩定運行，杜絕造成非正常停爐現象，節省了大量的檢修和起爐費用，為企業實現安全生產提供了可靠保障，技術性能可靠、安全、可行，較好的滿足了現場鍋爐安全運行的要求。

參考文獻：

[1]葛根，嚴勤.哈爾濱科能熔敷科技有限公司施工技術方案.

中圖分類號：F4

文獻標識碼：B

文章編號：1671-0711（2016）01-0064-02

收稿日期：（2015-10-30）