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热力锅炉水冷壁防腐耐磨研究

 热力锅炉水冷壁防腐耐磨研究

一、引言
锅炉水冷壁、对流管束高温腐蚀和磨损一直是热力锅炉普遍存在的严重问题 , 它的直接危害主要表现在以下两个方面:
( 1)使管壁减薄 ,据统计一般每年减薄量约为 1mm 左右 ,严重的可达 5~  6mm每年 ,形成安全运行的严重隐患 , 增加了供热临时性检修和大修工作量 ,造成公司很大的经济损失。

( 2)发生锅炉水冷壁突发性爆管事故 , 造成紧急停炉抢修 , 不仅打乱了热力公司的正常冬季供暖秩序 ,而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用 ,直接影响企业效益 ,同时也干扰了热力供况的正常调度 , 影响当地热用户的供热质量 , 由此也造成了很大的社会影响。
锅炉运行过程中 , 由于燃烧煤中硫及其它有害杂质的存在 , 在高温下对水冷壁及对流管束构成腐蚀。 这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在 , 我们在各供热锅炉定期检验中经常遇到 , 只是程度不同而已。
 因此 , 需要我们寻求一种解决的技术方法 , 增加水冷壁管的抗磨损能力 ,以延长使用寿命。

二、水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理
水冷壁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 ,炉内管束普遍遭受高温腐蚀。参与高温腐蚀的危害物有燃烧过程中产生的 H2 S、 SO3、 SO2、 HC、碱金属盐及钒盐类等 ,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 ,使水冷壁管不再具有所要求的各种良好的高温机械性能 , 导致管壁实际有用壁厚的减薄 , 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 ,热力公司为减少爆管 , 投入了大量人力、物力加强对水冷壁进行监测和更换 , 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好的办法。分析清楚了管壁高温腐蚀的产生原因 , 就可采用有效的方法来进行防止。
常用解决方法可以分为两类 ,即非表面防护方法和表面防护方法。非表面防护方法有: 1、采用高压低氧燃烧技术。 2、尽可能使各燃烧间的煤粉浓度均匀。 3、合理的配风及强化炉内的湍流混合。4、控制适当的煤粉细度。5、避免出现受热面壁温局部过热。 6、在壁面附近喷空气?;つ?。 7、加添加剂。 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。
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 , 甚至个别方法还存在争议 , 如炉衬防护 ,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 ,采用非表面防护方法并不适合当前公司设备实际情况 , 决定采用非表面防护方法对供热锅炉水冷壁进行改造。
对受腐蚀构件表面覆盖耐腐蚀的隔离层 ,是直接有效的防腐措施 ,属于高温腐蚀的表面防护方法 ,主要有:
( 1)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 ,镀件在现场拼焊中镀层也会出现薄弱环节 ,降低使用性能。 无法对已有设施进行再次防腐。
( 2)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。
( 3)热喷涂: 适合现场操作 ,涂层材料选择范围宽 ,组合方式多 ,能提供多种性能涂层 ,对已有设施的未防护部分进行追加防护 ,已防护部分进行再次防护。

结束语
水冷壁管的可靠性 ,直接关系到供热锅炉是否能安全有效运行 , 但锅炉运行中对不可避免地对水冷壁管造成腐蚀、冲蚀(磨损 ) ,使其有效承载能力下降、安全性降低。 超音速电弧喷涂层能对水冷壁管表面实施有效?;?, 使其外表面基本不受损伤 , 可大量节省材料更换费用及维修费 , 减少或避免非计划停炉 ,降低运行成本 ,直接经济效益和间接经济效益都很高 ,有极大的开发利用价值。
另外 ,涂层的存在 ,要求对涂层的厚度和覆盖的完整性进行严格监控。而只要保证热喷涂层的完好 ,就在很大程度上保证了水冷壁管的完好性。在原有对水冷壁管进行监督检查的基础上 , 对涂层的检查增加了对水冷壁管的监督力度 ,提高了水冷壁管的安全性。

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