生物质能是一种可再生的清洁能源。合理地利用生物质替代部分化石燃料,不仅可以缓解日益严重的能源紧缺问题,而且可以降低CO2排放,有效地减少环境污染,因此开发生物质能用于发电在我国具有重要意义。生物质燃料循环流化床锅炉,因其锅炉烟气比常规锅炉烟气含有更多的钾、钠等活泼金属,含有更多的氯离子,其腐蚀程度比常规锅炉更为严重了;同时受到含尘烟气的冲刷磨损,故而管壁极易因腐蚀磨损而快速减薄。为确保机组安全、稳定、长周期经济运行,采取防护措施是十分必要的。根据生物质锅炉运行的具体情况、工艺参数、结构特点,经志盛威华公司工程技术人员认真分析,设计并应用ZS-722耐酸导热防腐涂料对炉膛水冷壁进行腐蚀摩擦防护能获得良好的效果,可大大延长设备使用寿命。
锅炉喷涂是利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法,赋予基体表面特殊功能的目的。所制涂层是由无数变形粒子相互交错成波浪式堆叠在一起而形成的层状堆积结构,因此涂层中变形的颗粒与颗粒之间不可避免地存在一些孔隙。孔隙按其存在的形式可分为表面孔(开孔)、封闭孔和穿透孔(通孔)。当涂层用于耐腐蚀时,若涂层中有开孔或封闭孔存在,腐蚀介质不能直接到达基体表面,故其不能直接使基体发生腐蚀;则腐蚀介质会通过孔隙直接到达被保护基体的表面,使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀,腐蚀产物在界面积累,因此为了阻止腐蚀介质对基体的侵蚀,提高涂层的耐腐性能及扩大其在特殊环境下的应用范围,必须对涂层进行封孔处理。
能量输入巨大,热焓输出相当于普通氧乙炔火焰的20余倍,火焰速度>7玛赫,温度约2600~3200℃,熔融粉末飞行速度>720米/秒,涂层性能卓越,适合喷涂碳化钨及部分合金。涂层结合强度高,理论研究认为,涂层结合强度与喷涂速度成正比,JP-5000实现了这个热喷涂界多年的追求,且能与基体产生部分微区冶金结合相,克服了碳化钨涂层易脱落的固疾。涂层呈压应力状态,熔融粉末高速撞击机件后,粉末颗粒形状改变,在JP-5000条件下近球形颗粒改变后,其长短轴比例可达>1/20,远大于普通火焰喷涂,这些形状改变后的颗粒的叠加所形成的涂层,具备了涂层应力状态由张应力向压应力转化的先决条件—理论研究认为—颗粒长短轴之比大于1/20时将出现压应力效果。综合性能优异,涂层孔隙率更低,硬度更高,耐磨性能更强,使用寿命显著提高。
锅炉燃烧的多是混合煤和贫煤,因此会产生很多碱金属和钒盐类物质,对锅炉管壁有很大的腐蚀作用,而且高温烟气还会对炉管表面进行冲蚀磨损,不仅影响正常的散热,而且为安全生产埋下了隐患。锅炉水冷壁热喷涂方法可以有效地解决这个问题,这种方法主要应用的范围有: CFBB循环流化床锅炉受热面(水冷壁、过热器、再热器和省煤器)热喷涂耐磨耐蚀涂层施工。煤粉锅炉受热面热喷涂抗高温腐蚀涂层施工。 汽轮机、发电机转子轴颈磨损、拉伤的电刷镀、热喷涂修复。汽轮机汽缸中分面汽蚀的热喷涂、电刷镀修复。各类风机叶轮、各类电力机械设备磨损、腐蚀的修复和表面强化。很多生产企业都采取了这种方法,在实践中得到了充分的验证,有效地减小了炉壁的腐蚀程度,大大降低了炉管的磨损速度,延长了锅炉的使用寿命。
循环流化床锅炉运行中需要建立起稳定的物料循环,风帽对于实现这一过程具有重要意义。锅炉设计时必须保证空气均匀地分布在整个炉膛截面上,使得物料均匀流化,避免出现流化死区,防止出现风室漏渣、流化不均、结焦等事故。锅炉原有风帽为钟罩式风帽加直通式芯管组合,风帽外罩开孔8个,外罩与芯管采用焊接连接,外罩材质ZGCr26Ni4Mn3NRe,芯管材质1Cr18Ni9Ti,具体结构如图2所示。实际使用中,尽管对冲安装布置,但由于小孔为水平方向,加入床料后,部分灰渣进入芯管与外罩间隙,外罩小孔的出风量会有不同程度变化,对冲效果大打折扣,相邻风帽间冲刷严重。风帽外罩磨穿后,大量床料漏至风室,影响锅炉安全运行。提高耐磨性和使用寿命。芯管由直通式改为四周出风,上部端板与风帽焊接固定,防止风帽脱落从芯管漏渣。
煤粉锅炉遭受腐蚀的部位通常是太原水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤气管,即所谓“四管” 。这些部位在煤粉燃烧过程中,直接与 火焰及燃烧产物接触,经受高温、腐蚀、磨损和应力的共同作用而失效。引发锅炉爆管的机因十分复杂。管材制造、冶金质量、安装、焊 接等原始质量问题。也有运行中内壁承受高温、高压,锅炉喷涂外壁经受高温燃气腐蚀,颗粒冲蚀、直至运作制度、管理与维护等,这些因素不下十几项,但 90﹪左右的爆管本质原因是管材经高温、腐蚀、磨损和 应力的共同作用,出现材料的损伤和裂纹扩展所致。在繁多的失效因素中,应力损伤、蒸气管内腐蚀、疲劳等属于取 材、制造、加工、维修和运行管理等原因有关,而腐蚀(高温氧化,熔盐和硫的腐蚀,应力腐蚀)和有关磨损则是表面工程技术可关注与设法解决的对象。