煤粉炉水冷壁等受热面防腐防磨技术设计

煤粉炉水冷壁等受热面防腐防磨技术设计 文章来源：北京东方晶格科技发展有限公司

煤粉锅炉由于其结构特点和设计参数所致，其炉膛水冷壁管等受热面部位，由于运行工况条件极为恶劣，长期遭受高温高速含尘烟气强烈的高温腐蚀和不均匀冲刷磨损，设备管壁极易被腐蚀、磨损减薄，甚至造成泄漏和爆管。为确保锅炉安全、稳定、经济运行，以达到长周期运行的目的，对以上各设备受热面部位采取有效的防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况，结合我公司长期从事该行业的实际施工经验，针对贵单位锅炉的具体炉型和各设备的设计工艺参数，经本公司工程技术人员认真分析，对上述设备进行防磨防腐技术设计采用本技术进行防护能获得良好的效果，可大大延长设备使用寿命。一、失效分析 1、炉膛水冷壁管受热面部位该部位受热面失效的主要原因是高温烟气的腐蚀包括高温氧化和热腐蚀，同时伴有喷燃气体流的吹损和高速含尘烟气的不均匀冲刷磨损。水冷壁受热面由于高温烟气的作用，产生高温腐蚀，包括高温氧化和硫酸盐及硫、硫化物的热腐蚀，该部位所处烟气温度很高，而且是富氧燃烧，实践证明，在300℃以上，管外表温度每升高50℃，腐蚀速度增加1倍。锅炉在运行过程中管壁表面首先发生高温氧化，生成Fe2O3，又由于硫元素的存在，因此其燃烧后生成的烟气中含有部分SO2、SO3和少量的S2和H2S等，对管壁的腐蚀极为严重。烟气中的SO2与O2反应生成SO3， SO3、SO2与燃料灰中的Na2O和K2O化合生成硫酸盐M2SO4和亚硫酸盐M2SO3，其捕捉飞灰形成结渣和流渣沉积在金属管表面上，此时烟气中SO3、SO2与M2SO4、M2SO3同管壁上的Fe2O3反应生成复合硫酸盐MFe（SO4）2或MFe（SO3）2，此复合硫酸盐受高温又分解为疏松状氧化铁和硫酸盐及亚硫酸盐沉积层，易被飞灰气流冲蚀带走，氧化腐蚀继续向管壁纵深进行；另外，单质硫S2与管壁Fe反应生成低熔点FeS，其与金属Fe作用生成共晶体Fe·FeS，会导致Fe的加速腐蚀；H2S与管壁Fe反应生成FeS，因此对管壁产生了强烈的腐蚀。同时，管壁的磨损量是与气流的速度、烟气含尘浓度、颗粒的特性和流道几何形状等密切相关。据有关研究资料表明，磨损量与气流速度的3.6次方成正比，燃烧器周边受热面管处喷燃气流的速度极大，含粉浓度高，因此其吹损减薄极为严重，而在炉膛四角和折焰角附近还存在涡流效应，主要是由于烟气流捌向，含尘颗粒的惯性作用，存在严重的不均匀冲刷磨损。在上述多重因素共同作用下，受热面管从外向内不断地被氧化、腐蚀和冲刷磨损，使之逐渐减薄，当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。二、涂层设计针对上述管壁失效机理，我们设计采用超音速电弧喷涂技术，并选用具有结合强度高、抗高温氧化和热腐蚀性能好同时耐冲刷磨损性能优异的CNB-74A金属陶瓷丝材+JG型高温专用封孔剂制作复合涂层进行防护，涂层边缘设置过渡区域，做到平滑过渡。采用该技术进行防护，能够满足防护要求，大大延长设备的使用寿命。 1、厚度：0.5mm左右 2、结合强度：≥55Mpa 3、硬度：≥55HRC 4、抗高温氧化性：+6.35mg/cm2（750℃氧化250h） 5、孔隙率：≤0.9% 6、工件变形性：不变形 7、涂层表面处理：JG高温专用封孔剂进行封孔三、CNB-74A型锅炉专用电弧喷涂丝 CNB-74A型专用丝材主要成分为：NiCr-Cr3C2、Mo、Al、RE等，具有很好的抗高温氧化、抗高温腐蚀和抗冲刷磨损性能，特别适用于煤粉炉和CFB锅炉等既有较强的冲刷磨损，又有较严重的高温氧化、高温腐蚀的部位大面积制作防冲刷涂层。 1、主要技术指标： ①维氏硬度：700—1000HV0.1； ②结合强度：55MPa以上； ③工作温度：1000℃以下； ④相对耐磨性：Q235钢的15倍以上，*大为 Q235钢的18倍； ⑤可喷厚度：2.0mm以下； ⑥热震稳定性：700℃热震15次涂层无变化 2、推荐喷涂参数： ①喷涂电压：28—32V ②喷涂电流：180—260A ③喷涂距离：100—200mm ④雾化压力：0.5—0.6MPa 北京东方晶格科技发展有限公司关键字：药芯焊丝,明弧焊丝,金属喷涂材料,机械修复材料,表面工程材料

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