超耐磨、耐腐蚀金属陶瓷节能技术

《超耐磨、耐腐蚀金属陶瓷节能技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、超耐磨、耐腐蚀金属陶瓷节能技术二O一O年九月一、背景介绍1、高温腐蚀燃煤电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器等高温受热面，常常因高温氧化、腐蚀而早期失效。随着大容量、高参数锅炉的应用，这种高温腐蚀现象更加明显，并且严重影响了电厂的安全运行，是造成机组非正常停机的一个重要因素。高温腐蚀现象存在于不同容量机组锅炉上，蒸汽参数有次高温高压、高温高压、超高温高压和亚临界压力，使用的燃料有无烟煤、半无烟煤和贫煤，国外使用褐煤的机组也存在着类似的情况。高温腐蚀机理水冷壁烟气侧高温腐蚀的过程比较复杂，目前一般认为高温腐蚀的发生与下列因素有关：燃煤含硫量高；受热面区域烟温高；水冷壁经常处于还原性气氛中；受热面材质

2、不耐高温腐蚀；含有可燃物的煤粉火焰直接冲刷壁面等。煤的含硫量高时，水冷壁外部沉积物的化学构成易于促成高温腐蚀的发生。如果水冷壁管壁外部经常遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使硫化亚铁（FeS2）随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO3会使水冷壁产生高温腐蚀；在缺氧的情况下如果水冷壁面附近的还原性气体H2S和CO的含量较高时，也会使水冷壁产生高温腐蚀。腐蚀实例(1)某电厂2×600MW超临界变压直流炉，型号为DG1900/25.4－Ⅱ6，锅炉型式为单炉膛、“W”形火焰燃烧。所用无烟煤，属难着火、难燃尽、中等结渣的无烟煤。其中燃用煤中设计硫含量Sar2.31%。Sar≥1%，≥

3、350℃，还原性气氛的情况下，受热面即可发生高温腐蚀，管壁的腐蚀减薄速度为0.7-1.5mm/年。运行不到两年，由于水冷壁大面积腐蚀减薄，造成爆管事故多起，严重影响电厂安全经济运行。示例：某电厂300MW机组锅炉水冷壁高温腐蚀某电厂仅运行一年后，水冷壁管大面积腐蚀爆管2、高温磨损火电厂省煤器普遍存在磨损问题；循环流化床锅炉水冷壁磨损为共性问题水泥窑炉热电偶套管高温磨损严重CFB锅炉炉内受热面包括膜式水冷壁、双面水冷壁以及全分隔墙水冷壁等，其磨损问题是目前CFB锅炉运行中普遍存在的问题。如不采取防磨措施或措施采用不当，往往会在锅炉投运几个月后逐渐暴露出来，锅炉频繁爆管，给电厂带来很大的经济损失，

4、尤其是锅炉燃用劣质煤（煤矸石掺烧比例大、灰分高）时问题更加突出。循环流化床锅炉与传统的煤粉锅炉不同，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，被分离后的烟气经分离器上部出口，进入锅炉尾部烟道，被分离出来的固体粒子，经返料阀再返回炉膛下部。在循环流化床锅炉的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛—分离器—返料阀—炉膛这一封闭循环回路里处在不停地高温循环流动中，并在炉内以850～950℃进行高效率燃烧及脱硫反应。除床料在这一回路中作外循环流动外，在重力作用下，床料在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位会产生一定的

5、磨损。在循环流化床锅炉中，炉内受热面的磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击造成的磨损。冲蚀磨损有两种基本类型：一种为冲刷磨损，另一种为撞击磨损，这两种磨损的冲蚀表面流失过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小，容易产生局部磨损的部位浇注料上部的水冷壁弯曲变形后的管屏受热面穿墙管受热面弯管受热面开孔的地方不规则的水冷壁鳍片焊缝、焊瘤等施工遗留下的痕迹解决区域性磨损的两种方法采用受热面表面处理技术，即采用热喷涂技术在受热面表面喷涂一层高硬度的涂层材料，该方法为被动防磨技术；采用主动多阶式防磨梁防磨技术，但易引起排烟温度升高

6、。二、高温腐蚀、磨损的表面防护技术主动防护：优化设计，但只能减缓腐蚀速度。被动防护：①表面涂覆层防护技术；②选用较好的耐蚀合金材料，如选用T91/P91、347HFG、HR3C等，但造价过高；电厂锅炉常用表面防腐技术：热喷涂技术。2.1热喷涂技术概述热喷涂技术及其分类热喷涂技术是材料表面强化与保护的重要技术，它在表面技术中占有重要地位。该项技术在我国始于20世纪50年代，目前，无论在设备、材料、工艺、应用成果等方面都在迅速发展与提高，已成为表面技术一个重要组成部分。热喷涂以热源形式可简单分为四大类：火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和特种喷涂。热喷涂技术原理：指以某种热源，将粉末或线状材料加热到熔

7、化或熔融状态后，用高压高速气流将其雾化成细小的颗粒喷射到零件表面上，形成一层覆盖层的过程。常用热喷涂的主要方法1)火焰喷涂2)电弧喷涂3)等离子喷涂(气体导电（或放电）所产生的等离子电弧作为高温热源)表1常见热喷涂技术的特点技术特点等离子喷涂(PS)超音速火焰喷涂(HVOF)电弧喷涂(AS)熔粒速度/m·s-1温度值/K涂层孔隙率/%典型结合强度/MPa喷涂特点＞40010000～120001～1