火电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损处理方法及分析

梁国栋

（京能集团岱海发电有限责任公司，内蒙古乌兰察布 013750）

火电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损处理方法及分析

梁国栋

（京能集团岱海发电有限责任公司，内蒙古乌兰察布 013750）

火力发电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理复杂，它与炉膛火焰温度、燃煤的含硫量、烟气与灰分颗粒的冲蚀密切相关。文章针对岱海电厂一、二期锅炉水冷壁采用超音速电弧喷涂，积极采用电喷涂技术是火电厂锅炉水冷壁高温防腐耐磨涂层最可靠的解决方法。

锅炉水冷壁；高温腐蚀；磨损；超音速电弧喷涂

锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损一直是电力系统普遍存在的严重问题，它的直接危害主要表现在以下两个方面：

1）使管壁减薄，据统计一般每年减薄量约为 1mm 左右，严重的可达 5～6mm/a，形成安全运行的严重隐患，增加了电厂的临时性检修和大修工作量，给电厂造成很大的经济损失。

2）发生水冷壁突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值，而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，由此也造成了很大的社会影响。

1 水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理

水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的，简言之，与下列因素有关：①炉膛火焰温度；②燃煤的含硫量；③烟气与灰分颗的冲蚀。锅炉运行过程中，炉温可高达1 600℃以上，由于燃烧煤中硫及其他有害杂质的存在，水冷壁普遍遭受高温腐蚀。参与高温腐蚀的危害物有燃烧过程中产生的SO2、SO3、H2S、HCl、碱金属盐及钒盐类，是多种化学物在各种温度下共同对管壁进行的复杂的动态腐蚀过程。其中，硫化物是锅炉高温腐蚀的主要因素，一是烟气中的硫化氢与管壁金属作用产生的腐蚀，含硫物在金属高温下产生单原子硫，硫与管道中的铁反应生成硫化铁（Fe+S → FeS）；二是由不可燃硫在高温作用下生成硫酸盐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种良好的高温机械性能，实际上导致水冷壁管有用壁厚的减薄，从而其有效承载能力不断下降，由此形成腐蚀。另外，高温烟气裹着可以大于8m/s的速度冲击管壁，烟气的腐蚀和灰分颗粒的冲刷在金属表面交替进行，造成管壁减薄。

2 防止水冷壁高温腐蚀和磨损的途径

分析清楚了水冷壁高温腐蚀的产生原因，就可采用有效的方法来进行防止，常用方法可以分为两类，即非表面防护方法和表面防护方法。

非表面防护法的共同之处在于，一定程度上可以减轻水冷壁的腐蚀，但并不能真正做到防止其腐蚀。而且有些方法在实际运行中会因为各种原因而不能有效的实施，甚至个别方法还存在争议，如炉衬防护，不但影响燃烧室吸热能力，还会使腐蚀复杂化，故有必要寻求其他效果更好的表面防护方法。

对受腐蚀构件表面覆盖耐腐蚀的隔离层，是最直接有效的防腐措施，属于高温腐蚀的表面防护方法，主要有：

1）涂刷法：涂刷的涂层塑性、热膨胀性等不能适应锅炉内环境及脱硫装置，使用中易产生脱层，难于实际应用。

2）电镀、热渗镀：镀层的覆盖性及结合度较好，但受工件尺寸限制，镀件在现场拼焊中镀层也会出现薄弱环节，降低使用性能，无法对已有设施进行再次防腐。

3）热喷涂：适合现场操作，涂层材料选择范围宽，组合方式多，能提供多种性能涂层，对已有设施的未防护部分进行追加防护，已防护部分进行再次防护。

超音速电弧喷涂技术利用了流体力学中的“拉瓦尔原理”，使喷涂时的粒子速度真正超过了音速。通过对该技术的引进，特别是针对喷涂设备笨重、庞大、不利于现场施工的缺点，进行大胆的设备结构改造和功能完善，达到的突出特点是现场实用性强、喷涂性能好、涂层质量显著提高。与普通电弧喷涂和火焰喷涂比较，其技术指标有如下区别：

粒子速度 速度倍率 结合强度 涂层厚度 孔隙率超音速电弧喷涂 386～450m/s 3 68.5MPa0～4mm可调 ＜1%普通电弧喷涂 90～200m/s 2 ＜20MPa 0～1mm 7～15%45CT线材火焰喷涂 90～150m/s 1 ＞50MPa 0～3mm 1～3%

由于超音速电弧喷涂技术的先进性——离子喷射速度快（比普通电弧喷涂快4倍），其技术性能比普通电弧喷涂有本质的提高，改善了涂层的孔隙率、颗粒度、结合强度等性能，增加了涂层厚度调节范围及可利用的涂层材料选择范围，可以大大拓展电弧喷涂的应用范围。

3 结论

水冷壁管的可靠性，直接关系到电厂机组是否能安全有效运行，但锅炉运行中会不可避免地对水冷壁管造成腐蚀、冲蚀（磨损），使其有效承载能力下降、安全性降低。超音速电弧喷涂涂层能对水冷壁管表面实施有效保护，使其外表面基本不受损伤，可大量节省材料更换费用及维修费，减少或避免非计划停炉，降低运行成本，直接经济效益和间接经济效益都很高，有极大的开发利用价值。

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

梁国栋（1974—），男，内蒙古凉城人，工程师，主要从事锅炉设备检修管理工作。