等离子熔滴熔敷技术在240 t/h循环流化床锅炉上的应用

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(中盐青海昆仑碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

等离子熔滴熔敷技术在240 t/h循环流化床锅炉上的应用

李义章，金跃鹏

(中盐青海昆仑碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

中盐青海昆仑碱业有限公司2号锅炉水冷壁磨损严重，现在采用一种全新的循环流化床锅炉水冷壁防磨技术——等离子熔滴熔敷，将一层致密、高硬度合金材料熔敷于水冷壁表面，形成冶金结合，耐磨性好，浅熔深，提高了锅炉运行可靠性和经济性。

循环流化床锅炉；水冷壁；磨损；等离子熔敷；防磨

中盐青海昆仑碱业有限公司由济南锅炉厂生产制造的240 t/h循环流化床锅炉，自2010年投运以来，机组运行中一直存在循环流化床锅炉水冷壁磨损的通病，局部多处严重磨损。现在主要采用了覆盖耐火材料，喷涂耐磨材料等防磨措施，部分磨损问题有所缓解，同时还有部分水冷壁磨损严重的问题仍然突出，尤其是炉膛密相区水冷壁管侧面偏磨的问题一直没有好的解决办法，严重影响机组的安全可靠运行。中盐青海昆仑碱业有限公司期望能找到更好的防磨技术来解决锅炉的磨损问题。

1 锅炉存在的磨损问题

通过2016年5月炉膛水冷壁测厚检查情况反映出锅炉下部耐火材料交界面上部1.5 m区域部水冷壁存在严重磨损问题，部分水冷壁壁厚已经减薄到3 mm以下，磨损区域大部分水冷壁壁厚已经减薄到4 mm左右。

2 改造前锅炉采取的防磨措施及分析

2.1 让管技术

在该锅炉设计安装时，锅炉水冷壁与耐火材料交界根部采用让管技术，将该区域的水冷壁管绕道炉膛外，用耐火材料覆盖水冷壁管，增强过渡区的防磨性能，基本解决水冷壁根部的磨损问题。

2.2 电弧喷涂

锅炉运行一段时间后，水冷壁下部、中部、上部出现大面积磨损问题，不得已采用了超音速喷涂技术，耐磨涂层厚度一般在0.5 mm，由于分子结合强度低，涂层不时会出现脱落现象；喷涂仅能在磨损较轻部位起到一定防磨效果，磨损严重部位喷涂耐磨寿命为 7～10月，只能采用其它防磨措施。

2.3 覆盖耐火材料

炉膛四角及炉膛顶部磨损特别严重部位不得不采用牺牲受热面覆盖耐火材料的方式，进行防磨。

即使采取了以上防磨措施，锅炉上部侧墙水冷壁侧磨严重问题，局部水冷壁磨损严重问题，一直没有解决，锅炉连续运行时间还是不超过半年，锅炉水冷壁磨损泄漏故障频发，严重影响锅炉安全、经济运行。

3 等离子熔滴熔敷技术介绍

3.1 熔敷技术概述

熔敷技术是利用熔敷热源将具有一定性能的材料熔敷在基体(工件)表面上，形成冶金结合的一种工艺过程。熔敷是利用熔敷的工艺在工件表面获得耐磨性能的熔敷金属层。熔敷的种类包括激光熔敷、等离子电弧熔滴熔敷。

3.2 等离子熔滴熔敷技术工艺原理

等离子熔滴熔敷技术是基于等离子体原理，以被熔敷工件为阳极，以金属熔丝为阴极，利用阳极和阴极之间产生的等离子弧作为热源，将金属熔丝融化，产生金属熔滴，再通过智能机械诱导机构(熔敷机器人)的甩滴功能将熔融的金属熔滴甩附在工件上的一种熔敷技术。

3.3 等离子弧熔滴熔敷的技术特点

1)合金熔敷层与基体为冶金结合,结合强度高。

2)母材在合金熔敷过程中仅表面微熔，母材热影响区极小。

3)熔敷过程中母材温升不超过80 ℃，母材基本无热变形。

4)熔敷层组成的各具特点的梯度功能材料，结合层与母材浸润性好，表面合金层耐磨性能强。

4 水冷壁熔敷防磨改造论证

虽然该技术已经在多台循环流化床锅炉上得到应用，其中东宁滨河热电有限公司更是2008年就在锅炉上应用等离子熔滴熔敷防磨技术，并成功解决了锅炉水冷壁严重磨损的问题，但还需要结合本厂240 t/h锅炉的具体特点和实际情况进行改造可行性分析。具体分析如下：

4.1 水冷壁熔敷防磨改造可行性分析

1)采用特制的变流熔敷系统及便携式熔敷机器人，可以在锅炉现场直接施工。

2)等离子熔滴熔敷较低的热输入量，施工时还要对水冷壁管进行注水，可以避免或减少水冷壁管屏变形。

3)等离子熔滴熔敷形成冶金结合层厚度可控，可根据各部位防磨要求进行多层加厚处理。

4)熔敷层保证在HRC50以上，其耐磨寿命是喷涂层的6到10倍。

4.2 等离子熔滴熔敷防磨改造技术方案

4.2.1 炉膛密相区四面水冷壁

首先对浇注料上沿开始向上1.5 m区域水冷壁表面用合金熔敷防磨的方法在水冷壁表面进行全曲面熔敷防磨(包括让管处的弯头)，共计103 m2。熔敷厚≥3.0 mm，熔敷区域上部与光管区域的水冷壁管采用打磨平滑过渡，熔敷区下部用浇注料覆盖。

4.2.2 炉膛四角覆盖耐火材料区域

清除结合不严密的耐火材料，对边界区域进行修补，确保边界耐火材料结合紧密，并平滑过渡。

通过以上分析，证明在240 t/h循环流化床锅炉上采用等离子熔滴熔敷进行防磨改造是可行的，实施水冷壁熔敷防磨后，可以提高了锅炉水冷壁的防磨能力。

5 等离子熔滴熔敷前后效果对比

1)锅炉连续运行时间超过100天。

2)锅炉原磨损严重区域检查，没有明显磨损迹象，施工时的凹凸面，基本保持完整。

6 结 论

实施水冷壁熔敷防磨后，提高了锅炉水冷壁的防磨能力，恢复锅炉炉膛的换热面积，降低锅炉一次风量，降低了风机电耗，降低了燃料消耗量，提高锅炉的运行可靠性和机组安全、经济运行水平。因此，实施2#炉水冷壁熔敷防磨是成功的。

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1005-8370(2017)05-44-02

2017-05-25

李义章，男(1974—),毕业于中央广播电视大学工商企业管理专业，现任中盐青海昆仑碱业有限公司生产技术部设备专工。