火電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損處理方法及分析

梁國棟

（京能集團岱海發電有限責任公司，內蒙古烏蘭察布 013750）

火電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損處理方法及分析

梁國棟

（京能集團岱海發電有限責任公司，內蒙古烏蘭察布 013750）

火力發電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機理復雜，它與爐膛火焰溫度、燃煤的含硫量、煙氣與灰分顆粒的沖蝕密切相關。文章針對岱海電廠一、二期鍋爐水冷壁采用超音速電弧噴涂，積極采用電噴涂技術是火電廠鍋爐水冷壁高溫防腐耐磨涂層最可靠的解決方法。

鍋爐水冷壁；高溫腐蝕；磨損；超音速電弧噴涂

鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損一直是電力系統普遍存在的嚴重問題，它的直接危害主要表現在以下兩個方面：

1）使管壁減薄，據統計一般每年減薄量約為 1mm 左右，嚴重的可達 5～6mm/a，形成安全運行的嚴重隱患，增加了電廠的臨時性檢修和大修工作量，給電廠造成很大的經濟損失。

2）發生水冷壁突發性爆管事故，造成緊急停爐搶修，不僅打亂了電廠的正常發電秩序，減少發電產值，而且增加了工人勞動強度和額外的檢修費用，直接影響企業效益，同時也干擾了地區電網的正常調度，影響當地工農業生產，由此也造成了很大的社會影響。

1 水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機理

水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機理是很復雜的，簡言之，與下列因素有關：①爐膛火焰溫度；②燃煤的含硫量；③煙氣與灰分顆的沖蝕。鍋爐運行過程中，爐溫可高達1 600℃以上，由于燃燒煤中硫及其他有害雜質的存在，水冷壁普遍遭受高溫腐蝕。參與高溫腐蝕的危害物有燃燒過程中產生的SO2、SO3、H2S、HCl、堿金屬鹽及釩鹽類，是多種化學物在各種溫度下共同對管壁進行的復雜的動態腐蝕過程。其中，硫化物是鍋爐高溫腐蝕的主要因素，一是煙氣中的硫化氫與管壁金屬作用產生的腐蝕，含硫物在金屬高溫下產生單原子硫，硫與管道中的鐵反應生成硫化鐵（Fe+S → FeS）；二是由不可燃硫在高溫作用下生成硫酸鹽混入灰分熔敷于管壁表面，但不再具有水冷壁管所要求的各種良好的高溫機械性能，實際上導致水冷壁管有用壁厚的減薄，從而其有效承載能力不斷下降，由此形成腐蝕。另外，高溫煙氣裹著可以大于8m/s的速度沖擊管壁，煙氣的腐蝕和灰分顆粒的沖刷在金屬表面交替進行，造成管壁減薄。

2 防止水冷壁高溫腐蝕和磨損的途徑

分析清楚了水冷壁高溫腐蝕的產生原因，就可采用有效的方法來進行防止，常用方法可以分為兩類，即非表面防護方法和表面防護方法。

非表面防護法的共同之處在于，一定程度上可以減輕水冷壁的腐蝕，但并不能真正做到防止其腐蝕。而且有些方法在實際運行中會因為各種原因而不能有效的實施，甚至個別方法還存在爭議，如爐襯防護，不但影響燃燒室吸熱能力，還會使腐蝕復雜化，故有必要尋求其他效果更好的表面防護方法。

對受腐蝕構件表面覆蓋耐腐蝕的隔離層，是最直接有效的防腐措施，屬于高溫腐蝕的表面防護方法，主要有：

1）涂刷法：涂刷的涂層塑性、熱膨脹性等不能適應鍋爐內環境及脫硫裝置，使用中易產生脫層，難于實際應用。

2）電鍍、熱滲鍍：鍍層的覆蓋性及結合度較好，但受工件尺寸限制，鍍件在現場拼焊中鍍層也會出現薄弱環節，降低使用性能，無法對已有設施進行再次防腐。

3）熱噴涂：適合現場操作，涂層材料選擇范圍寬，組合方式多，能提供多種性能涂層，對已有設施的未防護部分進行追加防護，已防護部分進行再次防護。

超音速電弧噴涂技術利用了流體力學中的“拉瓦爾原理”，使噴涂時的粒子速度真正超過了音速。通過對該技術的引進，特別是針對噴涂設備笨重、龐大、不利于現場施工的缺點，進行大膽的設備結構改造和功能完善，達到的突出特點是現場實用性強、噴涂性能好、涂層質量顯著提高。與普通電弧噴涂和火焰噴涂比較，其技術指標有如下區別：

粒子速度 速度倍率 結合強度 涂層厚度 孔隙率超音速電弧噴涂 386～450m/s 3 68.5MPa0～4mm可調 ＜1%普通電弧噴涂 90～200m/s 2 ＜20MPa 0～1mm 7～15%45CT線材火焰噴涂 90～150m/s 1 ＞50MPa 0～3mm 1～3%

由于超音速電弧噴涂技術的先進性——離子噴射速度快（比普通電弧噴涂快4倍），其技術性能比普通電弧噴涂有本質的提高，改善了涂層的孔隙率、顆粒度、結合強度等性能，增加了涂層厚度調節范圍及可利用的涂層材料選擇范圍，可以大大拓展電弧噴涂的應用范圍。

3 結論

水冷壁管的可靠性，直接關系到電廠機組是否能安全有效運行，但鍋爐運行中會不可避免地對水冷壁管造成腐蝕、沖蝕（磨損），使其有效承載能力下降、安全性降低。超音速電弧噴涂涂層能對水冷壁管表面實施有效保護，使其外表面基本不受損傷，可大量節省材料更換費用及維修費，減少或避免非計劃停爐，降低運行成本，直接經濟效益和間接經濟效益都很高，有極大的開發利用價值。

Treatment and Analysis of High Temperature Corrosion and Wear Treatmentof Boiler Water Wall Tube in Thermal Power Plant

Liang Guo-dong

The mechanism of high temperature corrosion and wear of boiler wall water wall in thermal power plant is complicated，which is closely related to furnace flame temperature，sulfur content of coal combustion， flue gas and erosion of ash particles.This paper is based on the supersonic arc spraying of the first and second boiler water wall of Daihai Power Plant.The active use of electrospraying technology is the most reliable solution for high temperature corrosion and wear coating of boiler water wall in thermal power plant.

boiler water wall；high temperature；corrosion；wear；supersonic arc spraying

TK224.9

A

1003–6490（2017）10–0168–01

2017–07–20

梁國棟（1974—），男，內蒙古涼城人，工程師，主要從事鍋爐設備檢修管理工作。