本文導讀

    火電廠鍋爐水冷壁管的可靠性，直接影響電廠機組的安全有效運行，但實際上，水冷壁管不可避免地會被腐蝕和磨損，從而降低其有效承載能力和安全性。利用表面防護法可以有效提高火電廠鍋爐水冷壁管的防腐耐磨能力，節約維護費用，降低運行成本，提高水冷壁管的使用壽命。表面防護法是一種非常可靠的解決火電廠鍋爐腐蝕、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/年，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。

    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。

    火電廠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。通常，鍋爐運行過程中的爐溫高于1 600℃ ，由于硫、硫化物及其他雜質的存在，鍋爐水冷壁受到高溫腐蝕的現象十分普遍。因為燃煤在燃燒過程中會產生堿金屬鹽、釩鹽、二氧化硫、硫化氫、三氧化硫等多種物質，它們在高溫作用下與構成水冷壁管的金屬發生作用，對水冷壁進行動態腐蝕。其中，導致鍋爐發生高度腐蝕的主要因素是因為硫化物的存在：一是因為在高溫條件下，不可燃硫會生產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擁有的良好機械性能，實質上，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生的氣體中含有硫化氫，硫化氫容易與水冷壁管金屬發生作用，腐蝕管壁；三是燃煤燃燒氣體中的含硫物在金屬高溫下產生單原子硫，水冷壁管中的鐵與硫在高溫作用下會生成硫化亞鐵。

    燃煤燃氣中含有的灰分顆粒的運動速度可達到8 m/s，以這樣的速度沖擊管壁，長期積累造成管壁發生切削。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。

    火電廠鍋爐水冷壁管腐蝕和磨損后導致的危害

    火電廠鍋爐水冷壁管的腐蝕和磨損是一個普遍且危害嚴重的問題，它造成的直接危害主要表現在以下方面：

    （1）由于火電廠鍋爐水冷壁管的磨損和腐蝕，容易發生突發性爆管事故，勢必要立刻停爐搶修，防止事態進一步惡化，這樣做肯定會影響火電廠的正常工作進度，降低發電產值，增加火電廠的額外檢修費用和員工的勞動強度，給火電廠帶來經濟損失。

    （2）火電廠鍋爐水冷壁管發生磨損和腐蝕，使管壁變薄，研究結果表明：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；磨損和腐蝕嚴重的部位，管壁厚度甚至減少6mill左右，這將給鍋爐運行造成嚴重的安全隱患，威脅著工作人員的人身安全和火電廠工作的正常進行，增加了電廠日常檢修和維護的工作量。

    煤炭中含有硫、硫化物及其他有害雜質，鍋爐又是在高溫條件下運行，極易造成水冷壁管腐蝕。鍋爐內部燃燒是一個復雜的動態過程，煤炭在燃燒過程中會產生大量灰分，這些灰分會猛烈撞擊水冷壁管，造成水冷壁管表面被嚴重切削，減少了水冷壁管的實際管厚，降低了水冷壁管的強度，使之在高溫作用下容易發生爆管，危害十分嚴重所以，一定要研究一種科學有效的方法，強化火電廠鍋爐水冷壁管的防腐耐磨能力，延長其使用壽命。

    強化火電廠鍋爐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，花費大量的人力、物力、財力更換水冷壁管以減少爆管現象，但是檢測并未取得實質性效果，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用和生產成本。最好能利用一些以預防為主的技術，不但能降低資金投入，還能延長水冷壁管使用壽命，提高安全性。常用的方法主要有非表面防護法和表面防護法。

    非表面防護法強化火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨能力

    非表面防護法主要有以下幾種：

    （1）低氧燃燒技術；

    （2）把煤粉細度控制在合理的范圍內；

    （3）盡量使水冷壁管受熱均勻，避免出現受熱面壁溫局部過高；

    （4）盡可能使各燃燒問的煤粉濃度均勻；

    （5）使用添加劑；

    （6）把爐膛出口煙溫控制在合理的范圍內；

    （7）合理的配風及強化爐內的湍流混合；

    （8）采用煙氣再循環；

    （9）合理設計布置受熱面，避開出現高避溫區和高煙溫區；

    （1O）對采用易產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膜；

    （12）對易腐蝕區加爐襯防護。

    非表面防護法有一個共同點：不能真正達到防止腐蝕的作用，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法中有一些由于現實條件的制約不能有效實施，甚至人們對其中的個別方法還存在質疑，例如爐襯防護，不但會使水冷壁管的腐蝕復雜化，還會影響燃燒室的吸熱能力。

    表面防護法強化火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨能力

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

    熱滲鍍、電鍍法

    鍍層的優點是具有良好的集合度和覆蓋性；缺點是鍍層容易受工件形狀和尺寸限制，并且在現場拼焊中鍍件的鍍層可能出現薄弱環節，從而降低鍍件的使用性能。熱滲鍍和電鍍無法對已有設施進行再次防腐。

    涂刷法

    涂刷的涂層熱膨脹性和塑性等難以適應脫硫裝置和鍋爐內環境。涂刷的涂層在使用中容易發生脫層，不適合應用于實際。

    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，適合于現場操作，能夠對已經防護的部分進行再次防護，或對已有設施中未防護的部分進行追加防護。熱噴涂技術克服了原噴涂設備體積大、重量大、不適合現場操作的缺點，并對原噴涂設備結構進行了大膽改造，熱噴涂技術提高了涂層質量、增強了噴涂性能和現場實用性，能夠實現良好的表面涂層。

    熱噴涂的方法很多，根據熱源的不同，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。電弧噴涂現在已成為材料表面防護和強化的熱門技術之一，下面小七將重點介紹電弧噴涂。

    電弧噴涂的技術原理是：

    將2根被噴涂的金屬絲作為自耗電極，利用其端部產生的電弧作熱源來熔化金屬，用壓縮氣流霧化的熱噴涂方法。噴涂時，2根金屬絲的端部應成30。～6O。，送絲機構把金屬絲連續、均勻地送進噴槍的2個導電嘴內，電源的正負極分別與導電嘴相接。在金屬絲端部短接瞬間，電流密度極高，使接觸點產生很高的熱量，兩根金屬絲之間產生電弧通過電源的作用，維持電弧穩定燃燒。在電弧發生點的背后，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，經過高速氣流的推動，把霧化的金屬微粒噴射到經過預處理的基材表面，冷卻、沉淀以后便形成涂層。

    電弧噴涂技術具有以下優點：

    （1）電弧噴涂技術具有很高的能源利用率，節能效果突出，符合可持續發展戰略的要求。

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

    （3）電弧噴涂技術的噴涂效率高，其噴涂效率是一般火焰噴涂的3倍，節約時間。

    （4）電弧噴涂設備體積小，質量輕，便于現場施工。電弧噴槍輕便靈活，并且電源線、高壓空氣管和導絲管可以做很長，便于在復雜的施工現場進行操作。