等離子熔滴熔敷技術在240 t/h循環流化床鍋爐上的應用

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(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 德令哈 817099)

等離子熔滴熔敷技術在240 t/h循環流化床鍋爐上的應用

李義章，金躍鵬

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 德令哈 817099)

中鹽青海昆侖堿業有限公司2號鍋爐水冷壁磨損嚴重，現在采用一種全新的循環流化床鍋爐水冷壁防磨技術——等離子熔滴熔敷，將一層致密、高硬度合金材料熔敷于水冷壁表面，形成冶金結合，耐磨性好，淺熔深，提高了鍋爐運行可靠性和經濟性。

循環流化床鍋爐；水冷壁；磨損；等離子熔敷；防磨

中鹽青海昆侖堿業有限公司由濟南鍋爐廠生產制造的240 t/h循環流化床鍋爐，自2010年投運以來，機組運行中一直存在循環流化床鍋爐水冷壁磨損的通病，局部多處嚴重磨損。現在主要采用了覆蓋耐火材料，噴涂耐磨材料等防磨措施，部分磨損問題有所緩解，同時還有部分水冷壁磨損嚴重的問題仍然突出，尤其是爐膛密相區水冷壁管側面偏磨的問題一直沒有好的解決辦法，嚴重影響機組的安全可靠運行。中鹽青海昆侖堿業有限公司期望能找到更好的防磨技術來解決鍋爐的磨損問題。

1 鍋爐存在的磨損問題

通過2016年5月爐膛水冷壁測厚檢查情況反映出鍋爐下部耐火材料交界面上部1.5 m區域部水冷壁存在嚴重磨損問題，部分水冷壁壁厚已經減薄到3 mm以下，磨損區域大部分水冷壁壁厚已經減薄到4 mm左右。

2 改造前鍋爐采取的防磨措施及分析

2.1 讓管技術

在該鍋爐設計安裝時，鍋爐水冷壁與耐火材料交界根部采用讓管技術，將該區域的水冷壁管繞道爐膛外，用耐火材料覆蓋水冷壁管，增強過渡區的防磨性能，基本解決水冷壁根部的磨損問題。

2.2 電弧噴涂

鍋爐運行一段時間后，水冷壁下部、中部、上部出現大面積磨損問題，不得已采用了超音速噴涂技術，耐磨涂層厚度一般在0.5 mm，由于分子結合強度低，涂層不時會出現脫落現象；噴涂僅能在磨損較輕部位起到一定防磨效果，磨損嚴重部位噴涂耐磨壽命為 7～10月，只能采用其它防磨措施。

2.3 覆蓋耐火材料

爐膛四角及爐膛頂部磨損特別嚴重部位不得不采用犧牲受熱面覆蓋耐火材料的方式，進行防磨。

即使采取了以上防磨措施，鍋爐上部側墻水冷壁側磨嚴重問題，局部水冷壁磨損嚴重問題，一直沒有解決，鍋爐連續運行時間還是不超過半年，鍋爐水冷壁磨損泄漏故障頻發，嚴重影響鍋爐安全、經濟運行。

3 等離子熔滴熔敷技術介紹

3.1 熔敷技術概述

熔敷技術是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工藝過程。熔敷是利用熔敷的工藝在工件表面獲得耐磨性能的熔敷金屬層。熔敷的種類包括激光熔敷、等離子電弧熔滴熔敷。

3.2 等離子熔滴熔敷技術工藝原理

等離子熔滴熔敷技術是基于等離子體原理，以被熔敷工件為陽極，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工件上的一種熔敷技術。

3.3 等離子弧熔滴熔敷的技術特點

1)合金熔敷層與基體為冶金結合,結合強度高。

2)母材在合金熔敷過程中僅表面微熔，母材熱影響區極小。

3)熔敷過程中母材溫升不超過80 ℃，母材基本無熱變形。

4)熔敷層組成的各具特點的梯度功能材料，結合層與母材浸潤性好，表面合金層耐磨性能強。

4 水冷壁熔敷防磨改造論證

雖然該技術已經在多臺循環流化床鍋爐上得到應用，其中東寧濱河熱電有限公司更是2008年就在鍋爐上應用等離子熔滴熔敷防磨技術，并成功解決了鍋爐水冷壁嚴重磨損的問題，但還需要結合本廠240 t/h鍋爐的具體特點和實際情況進行改造可行性分析。具體分析如下：

4.1 水冷壁熔敷防磨改造可行性分析

1)采用特制的變流熔敷系統及便攜式熔敷機器人，可以在鍋爐現場直接施工。

2)等離子熔滴熔敷較低的熱輸入量，施工時還要對水冷壁管進行注水，可以避免或減少水冷壁管屏變形。

3)等離子熔滴熔敷形成冶金結合層厚度可控，可根據各部位防磨要求進行多層加厚處理。

4)熔敷層保證在HRC50以上，其耐磨壽命是噴涂層的6到10倍。

4.2 等離子熔滴熔敷防磨改造技術方案

4.2.1 爐膛密相區四面水冷壁

首先對澆注料上沿開始向上1.5 m區域水冷壁表面用合金熔敷防磨的方法在水冷壁表面進行全曲面熔敷防磨(包括讓管處的彎頭)，共計103 m2。熔敷厚≥3.0 mm，熔敷區域上部與光管區域的水冷壁管采用打磨平滑過渡，熔敷區下部用澆注料覆蓋。

4.2.2 爐膛四角覆蓋耐火材料區域

清除結合不嚴密的耐火材料，對邊界區域進行修補，確保邊界耐火材料結合緊密，并平滑過渡。

通過以上分析，證明在240 t/h循環流化床鍋爐上采用等離子熔滴熔敷進行防磨改造是可行的，實施水冷壁熔敷防磨后，可以提高了鍋爐水冷壁的防磨能力。

5 等離子熔滴熔敷前后效果對比

1)鍋爐連續運行時間超過100天。

2)鍋爐原磨損嚴重區域檢查，沒有明顯磨損跡象，施工時的凹凸面，基本保持完整。

6 結 論

實施水冷壁熔敷防磨后，提高了鍋爐水冷壁的防磨能力，恢復鍋爐爐膛的換熱面積，降低鍋爐一次風量，降低了風機電耗，降低了燃料消耗量，提高鍋爐的運行可靠性和機組安全、經濟運行水平。因此，實施2#爐水冷壁熔敷防磨是成功的。

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1005-8370(2017)05-44-02

2017-05-25

李義章，男(1974—),畢業于中央廣播電視大學工商企業管理專業，現任中鹽青海昆侖堿業有限公司生產技術部設備專工。