鍋爐水冷壁管腐蝕磨損原理和措施

火電廠鍋爐水冷壁管的可靠性，直接影響電廠機(jī)組的安全有效運(yùn)行，但實(shí)際上，水冷壁管不可避免地會(huì)被腐蝕和磨損，從而降低其有效承載能力和安全性。利用表面防護(hù)法可以有效提高火電廠鍋爐水冷壁管的防腐耐磨能力，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，降低運(yùn)行成本，提高水冷壁管的使用壽命。表面防護(hù)法是一種非?？煽康慕鉀Q火電廠鍋爐腐蝕、磨損的方法。

鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損一直是電力系統(tǒng)普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題，它的直接危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）使管壁減薄，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般每年減薄量約為1mm左右，嚴(yán)重的可達(dá)5~6mm/年，形成安全運(yùn)行的嚴(yán)重隱患，增加了電廠的臨時(shí)性檢修和大修工作量，給電廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）發(fā)生水冷壁突發(fā)性爆管事故，造成緊急停爐搶修，不僅打亂了電廠的正常發(fā)電秩序，減少發(fā)電產(chǎn)值，而且增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和額外的檢修費(fèi)用，直接影響企業(yè)效益，同時(shí)也干擾了地區(qū)電網(wǎng)的正常調(diào)度，影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，由此也造成了很大的社會(huì)影響。

水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理

水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理是很復(fù)雜的，簡(jiǎn)言之，與下列因素有關(guān)：（1）爐膛火焰溫度；（2）燃煤的含硫量；（3）煙氣與灰分顆的沖蝕。

鍋爐水冷壁管的腐蝕、磨損原理

火電廠鍋爐水冷壁管的腐蝕、磨損原理十分復(fù)雜，主要與灰分和煙氣顆粒的沖蝕、燃煤的含硫量和爐膛火焰溫度有關(guān)。通常，鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的爐溫高于1 600℃ ，由于硫、硫化物及其他雜質(zhì)的存在，鍋爐水冷壁受到高溫腐蝕的現(xiàn)象十分普遍。因?yàn)槿济涸谌紵^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生堿金屬鹽、釩鹽、二氧化硫、硫化氫、三氧化硫等多種物質(zhì)，它們?cè)诟邷刈饔孟屡c構(gòu)成水冷壁管的金屬發(fā)生作用，對(duì)水冷壁進(jìn)行動(dòng)態(tài)腐蝕。其中，導(dǎo)致鍋爐發(fā)生高度腐蝕的主要因素是因?yàn)榱蚧锏拇嬖冢阂皇且驗(yàn)樵诟邷貤l件下，不可燃硫會(huì)生產(chǎn)硫酸鹽混入灰分熔敷于水冷壁管表面，但是它卻不具有水冷壁管在高溫條件下?lián)碛械牧己脵C(jī)械性能，實(shí)質(zhì)上，減薄了水冷壁管的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承載能力；二是由于燃煤燃燒產(chǎn)生的氣體中含有硫化氫，硫化氫容易與水冷壁管金屬發(fā)生作用，腐蝕管壁；三是燃煤燃燒氣體中的含硫物在金屬高溫下產(chǎn)生單原子硫，水冷壁管中的鐵與硫在高溫作用下會(huì)生成硫化亞鐵。

燃煤燃?xì)庵泻械幕曳诸w粒的運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)到8 m/s，以這樣的速度沖擊管壁，長(zhǎng)期積累造成管壁發(fā)生切削。水冷壁管的管壁在灰分顆粒的沖刷和煙氣的腐蝕交替作用下不斷減薄，這就是管理水冷壁管的腐蝕、磨損原理?！?/span>

水冷壁管腐蝕和磨損后導(dǎo)致的危害

火電廠鍋爐水冷壁管的腐蝕和磨損是一個(gè)普遍且危害嚴(yán)重的問(wèn)題，它造成的直接危害主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）由于火電廠鍋爐水冷壁管的磨損和腐蝕，容易發(fā)生突發(fā)性爆管事故，勢(shì)必要立刻停爐搶修，防止事態(tài)進(jìn)一步惡化，這樣做肯定會(huì)影響火電廠的正常工作進(jìn)度，降低發(fā)電產(chǎn)值，增加火電廠的額外檢修費(fèi)用和員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，給火電廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

（2）火電廠鍋爐水冷壁管發(fā)生磨損和腐蝕，使管壁變薄，研究結(jié)果表明：水冷壁管由于磨損和腐蝕，管壁厚度平均每年減少1 Into左右；磨損和腐蝕嚴(yán)重的部位，管壁厚度甚至減少6mill左右，這將給鍋爐運(yùn)行造成嚴(yán)重的安全隱患，威脅著工作人員的人身安全和火電廠工作的正常進(jìn)行，增加了電廠日常檢修和維護(hù)的工作量。

煤炭中含有硫、硫化物及其他有害雜質(zhì)，鍋爐又是在高溫條件下運(yùn)行，極易造成水冷壁管腐蝕。鍋爐內(nèi)部燃燒是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量灰分，這些灰分會(huì)猛烈撞擊水冷壁管，造成水冷壁管表面被嚴(yán)重切削，減少了水冷壁管的實(shí)際管厚，降低了水冷壁管的強(qiáng)度，使之在高溫作用下容易發(fā)生爆管，危害十分嚴(yán)重所以，一定要研究一種科學(xué)有效的方法，強(qiáng)化火電廠鍋爐水冷壁管的防腐耐磨能力，延長(zhǎng)其使用壽命。

強(qiáng)化水冷壁管防腐耐磨能力的方法

火電廠十分重視水冷壁管的防腐耐磨工作，花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力更換水冷壁管以減少爆管現(xiàn)象，但是檢測(cè)并未取得實(shí)質(zhì)性效果，更換管子雖然可以解決爆管，但是在很大程度上增加了維修費(fèi)用和生產(chǎn)成本。最好能利用一些以預(yù)防為主的技術(shù)，不但能降低資金投入，還能延長(zhǎng)水冷壁管使用壽命，提高安全性。常用的方法主要有非表面防護(hù)法和表面防護(hù)法。

非表面防護(hù)法

非表面防護(hù)法主要有以下幾種：

（1）低氧燃燒技術(shù)；

（2）把煤粉細(xì)度控制在合理的范圍內(nèi)；

（3）盡量使水冷壁管受熱均勻，避免出現(xiàn)受熱面壁溫局部過(guò)高；

（4）盡可能使各燃燒問(wèn)的煤粉濃度均勻；

（5）使用添加劑；

（6）把爐膛出口煙溫控制在合理的范圍內(nèi)；

（7）合理的配風(fēng)及強(qiáng)化爐內(nèi)的湍流混合；

（8）采用煙氣再循環(huán)；

（9）合理設(shè)計(jì)布置受熱面，避開(kāi)出現(xiàn)高避溫區(qū)和高煙溫區(qū)；

（1O）對(duì)采用易產(chǎn)生高溫腐蝕的煤種選用抗腐蝕高溫合金；

（11）在壁面附近噴空氣保護(hù)膜；

（12）對(duì)易腐蝕區(qū)加爐襯防護(hù)。

非表面防護(hù)法有一個(gè)共同點(diǎn)：不能真正達(dá)到防止腐蝕的作用，只能在一定程度上減輕水冷壁管的腐蝕。上述介紹的非表面防護(hù)法中有一些由于現(xiàn)實(shí)條件的制約不能有效實(shí)施，甚至人們對(duì)其中的個(gè)別方法還存在質(zhì)疑，例如爐襯防護(hù)，不但會(huì)使水冷壁管的腐蝕復(fù)雜化，還會(huì)影響燃燒室的吸熱能力。

表面防護(hù)法

由于非表面防護(hù)法存在很多缺點(diǎn)，有必要尋找效果更好的表面防護(hù)方法 最直接有效的防腐耐磨措施是在受腐蝕構(gòu)件表面覆蓋一層耐腐蝕的隔離層，下面介紹幾種表面防護(hù)方法：

熱滲鍍、電鍍法

鍍層的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的集合度和覆蓋性；缺點(diǎn)是鍍層容易受工件形狀和尺寸限制，并且在現(xiàn)場(chǎng)拼焊中鍍件的鍍層可能出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，從而降低鍍件的使用性能。熱滲鍍和電鍍無(wú)法對(duì)已有設(shè)施進(jìn)行再次防腐。

涂刷法

涂刷的涂層熱膨脹性和塑性等難以適應(yīng)脫硫裝置和鍋爐內(nèi)環(huán)境。涂刷的涂層在使用中容易發(fā)生脫層，不適合應(yīng)用于實(shí)際。

熱噴法

熱噴法涂層材料的選擇范圍廣，組合方式多，可以提供多種性能的涂層，適合于現(xiàn)場(chǎng)操作，能夠?qū)σ呀?jīng)防護(hù)的部分進(jìn)行再次防護(hù)，或?qū)σ延性O(shè)施中未防護(hù)的部分進(jìn)行追加防護(hù)。熱噴涂技術(shù)克服了原噴涂設(shè)備體積大、重量大、不適合現(xiàn)場(chǎng)操作的缺點(diǎn)，并對(duì)原噴涂設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大膽改造，熱噴涂技術(shù)提高了涂層質(zhì)量、增強(qiáng)了噴涂性能和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的表面涂層。

熱噴涂的方法很多，根據(jù)熱源的不同，可以把熱噴法分為：火焰噴涂、電弧噴涂和等離子噴涂。各種方法都有其適用的范圍。電弧噴涂現(xiàn)在已成為材料表面防護(hù)和強(qiáng)化的熱門(mén)技術(shù)之一，下面小七將重點(diǎn)介紹電弧噴涂。

電弧噴涂的技術(shù)原理是：

將2根被噴涂的金屬絲作為自耗電極，利用其端部產(chǎn)生的電弧作熱源來(lái)熔化金屬，用壓縮氣流霧化的熱噴涂方法。噴涂時(shí)，2根金屬絲的端部應(yīng)成30?！?O。，送絲機(jī)構(gòu)把金屬絲連續(xù)、均勻地送進(jìn)噴槍的2個(gè)導(dǎo)電嘴內(nèi)，電源的正負(fù)極分別與導(dǎo)電嘴相接。在金屬絲端部短接瞬間，電流密度極高，使接觸點(diǎn)產(chǎn)生很高的熱量，兩根金屬絲之間產(chǎn)生電弧通過(guò)電源的作用，維持電弧穩(wěn)定燃燒。在電弧發(fā)生點(diǎn)的背后，高速氣流從位于中間管子上的噴嘴噴射，使熔化的金屬脫離并霧化成微粒，經(jīng)過(guò)高速氣流的推動(dòng)，把霧化的金屬微粒噴射到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基材表面，冷卻、沉淀以后便形成涂層。

電弧噴涂技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）電弧噴涂技術(shù)具有很高的能源利用率，節(jié)能效果突出，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。

（2）使用電弧噴涂技術(shù)產(chǎn)生的涂層結(jié)合強(qiáng)度高，其結(jié)合強(qiáng)度是火焰噴涂層的2.5倍，有效提高了水冷壁管的使用壽命。

（3）電弧噴涂技術(shù)的噴涂效率高，其噴涂效率是一般火焰噴涂的3倍，節(jié)約時(shí)間。

（4）電弧噴涂設(shè)備體積小，質(zhì)量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。電弧噴槍輕便靈活，并且電源線、高壓空氣管和導(dǎo)絲管可以做很長(zhǎng)，便于在復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。