CFB鍋爐噴涂方案設計(有圖片)

1、實用文檔循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨噴涂工程循環(huán)流化床鍋爐由于爐型結構和設計參數(shù)等特點， 投產運行后水冷壁等受熱面部位 運行工況條件極為惡劣，長期遭受高速高溫高含塵煙氣的不均勻沖刷、磨損和腐蝕，極 易被嚴重磨蝕減薄，極易造成泄漏和爆管事故。為確保鍋爐安全、穩(wěn)定、經濟運行，采 取防護措施是十分必要的。根據(jù)全國各地電廠的防護情況，針對CFB鍋爐運行的具體情況、工藝參數(shù)及失效機理，結合我公司長期從事該行業(yè)的實際施工經驗，經我公司工程 技術人員認真分析，對該部位的防護方案進行了技術設計，采用本技術進行防護能獲得 很好的效果，設備的使用壽命可大大延長。一、失效分析 管壁的磨損是與氣流中固體物料濃度、煙氣速度

2、、顆粒的特性硬度和流道幾何形狀 等密切相關，據(jù)有關研究資料表明，沖刷磨損量大約與氣流速度的 3.6 次方成正比。而 在CFB鍋爐中，固體物料的濃度巨大，通?？蛇_煤粉爐的幾十倍到上百倍，并且煙氣流 速大，顆粒硬且棱角尖銳，因而在高速煙氣的帶動下，對CFB鍋爐水冷壁等受熱面部位 的沖刷磨損極為嚴重；尤其在護墻頂部水冷壁部位，由于位處密相區(qū)邊緣區(qū)，不但受到 嚴重的高速高濃度含床料、燃料氣流的強烈沖刷、磨損，而且存在嚴重的渦流效應、切 割效應和離心作用。渦流效應在爐膛四角部位，由于該處形成邊壁流，物料匯集此處較 多，由于固體顆粒的慣性作用，局部磨損作用尤為明顯，而切割效應體現(xiàn)在護墻根部水 冷壁處，其原

3、因是由于防護墻的頂部提供了一個平臺，當焦渣以較高的速度下降到該平 臺時產生反彈，其中往水冷壁管側反彈部分，對水冷壁管就產生了嚴重的切割效應，離 心作用是爐膛煙氣出口由于氣流的拐向，存在巨大的離心作用，對水冷壁管產生嚴重的 磨損。其次還易受到高溫氧化和硫酸鹽及硫、硫化物的熱腐蝕。水冷壁管具備了高溫氧化和高溫腐蝕條件，其煙氣溫度高，且是富氧燃燒，實踐證明，在300C以上，管外表溫度每升高50C,腐蝕速度增加1倍。鍋爐在運行過程中受熱面管表面首先發(fā)生高溫氧化， 表面生成FeO,其次燃料灰中的NqO和與煙氣中的SO化合生成硫酸鹽，其捕捉飛 灰形成結渣和流渣，此時煙氣中 SO與MSO同管壁上的FeO反應

4、生成復合硫酸鹽 MFe (SO) 2或MFe (SO) 3,此復合硫酸鹽受高溫又分解為疏松狀氧化鐵和硫酸鹽沉積層， 易被飛灰氣流沖蝕帶走，氧化腐蝕繼續(xù)向管壁縱深進行；另外燃料中硫份，經燃燒生成 的S和HS也對管壁會產生強烈的腐蝕，與 Fe反應生成FeS在上述多種因素作用下，導致受熱面管逐漸被磨蝕減薄，當局部承受不了管內水汽壓力時即造成爆漏而失效失效圖2失效圖4 （耐火材料過渡區(qū)）二、涂層設計針對上述受熱面部位失效機理及大多數(shù)廠家實際使用和磨損情況，我們建議：（1）先采取二次噴砂工藝對防磨部位進行表面糙化，即先用石英砂對表面進行清 潔，再用金剛砂對管子表面進行糙化處理。（2）采用超音速電弧噴涂技

5、術，并選用硬度特別高、耐沖刷磨損性能優(yōu)異，同時具備抗高溫氧化和熱腐蝕性能良好的HDS-88A金屬合金絲材制作涂層，涂層表面用KM型高溫耐磨防腐專用封孔劑進行封孔，交界面設置過渡區(qū)域，寬度為 100-150mm做到 平滑過渡。由此制得的復合涂層進行防護，能滿足防護要求。三、HDS-88A涂層技術指標1、涂層HDS-88A涂層 厚 度: 0.6 0.8mm 粒子速度：386m/s結合強度：55MPa硬 度：HRC65抗高溫氧化性：+12.16mg/cmf （750C氧化250h）孔隙率：w 0.9%噴涂時基體溫度：w 100 C工件變形性：不變形，不改變母材表面金相組織及理化性能2、高溫耐磨防腐專

6、用封孔層 工作溫度：w 1000 C結合強度：6MPa厚 度：0.05-0.1mm左右四、HDS-88A金屬合金絲材說明超音速電弧噴涂采用硬度特別高、耐磨損和抗高溫 氧化腐蝕性能優(yōu)異的HDS金屬陶瓷絲材，其主要成 份包括Ni、Cr、Cr3C2及Ti等微量元素，其中所含 的Ni元素具有良好的延展性，使涂層與鍋爐管有著 幾乎相同的熱膨脹系數(shù)，避免了由于熱應力引起的 涂層開裂和剝落；Cr3C2是一種優(yōu)良的金屬陶瓷，在 高溫下化學性能穩(wěn)定，硬度高、耐磨性好，且具有一定的拒高溫融熔玻璃體附著性能即 抗結焦性能；材料中還佐有 Ti等元素，幫助進一步改進涂層性能，提高耐高溫氧化、 抗熱腐蝕等方面性能；所含自

7、融性介質，較一般合金更易霧化，參與制作的涂層細膩， 孔隙率低，是所有金屬陶瓷中應用于制作高溫涂層的最佳選擇。噴涂完后由于涂層中還 含有殘留的部分自融性材料，涂層運行一段時間后，由于受熱而與基材間形成了一種亞 冶金結合結構，從而結合強度更高，特別耐磨。該金屬合金陶瓷材料熱膨脹系數(shù)與鍋爐 鋼系數(shù)相近，故在冷熱交變的工況下，不會出現(xiàn)起皮、開裂等現(xiàn)象，結合牢固；其熱導 率與鍋爐鋼材料熱導率相近，且厚度不超過 1.0mm左右，因此不會影響傳熱效果。五、KM型高溫耐磨抗蝕專用封孔劑說明KM型高溫耐磨抗蝕專用封孔劑系采用超硬新材料，合成新工藝，以及粒子的配級等技術精心加工、配制而成，在常溫下可快速固化，高溫

8、下形成堅硬的陶瓷體。其高溫耐 磨性好，導熱系數(shù)大，抗蝕性強，與金屬表面粘結具有極強的吸附性和熱震穩(wěn)定性，不 脫落、不出現(xiàn)裂紋等特點。用其對金屬熱噴涂涂層表面進行封孔，能有效滲透、浸濕涂 層孔隙，并在高溫下逐漸陶瓷化，使整個涂層更致密，阻止介質中的有害成份通過微小 的涂層隙進入涂層內部，能獲得有效封閉毛細孔的效果。1、設備說明 沙貝珂PCS控制系統(tǒng)噴砂設備其PCS遙控系統(tǒng)氣動型控制系統(tǒng)，由RCM控制器（噴嘴處）、 RIV進氣閥、R0排氣閥、OF過濾器、控制氣管 和接頭等組成，并配有貯沙罐等。在非工作狀態(tài) 時，RCM控制器手柄被彈簧頂起，RIV進氣閥旋 塞打開。工作時，壓下RCM手柄，控制氣流經另

9、 一根控制氣管到達RIV進氣閥和R0報導閥頂 部，使進氣閥打開，排氣閥關閉，磨料桶內壓力 升高，噴丸作業(yè)開始。2、噴砂對基體表面的作用 凈化表面：去除被噴表面的各種污雜物， 特別是油脂、污垢、氧化皮、鐵銹、油漆涂層等，表面顯示均勻的金屬光澤，以利于熔 融粉末與基體表面的粘合吸附（分子的溶解和擴散）。工作面清潔度達到GB8923-88涂 裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級中規(guī)定的 Sa3.0級。 粗化表面：熱噴涂涂層與基體的結合以機械結合為主，這就要求基體前處理不僅要除油除銹，還要粗化表面，使用面具有一定的粗糙度。表面粗糙度達到GB11373-89 熱噴涂金屬預處理通則中規(guī)定的 R50 90卩m粗化

10、處理的目的a增大噴涂層與基體的接觸面積，提高結合面的粘合吸附力。b增加涂層材料與基體表面的填塞嵌合，錨合咬合作用，以加強涂層與基體的附著 力。 活化表面噴砂使被噴涂表面形成活化能力：如晶格缺陷、塑性變形，產生一定的應力狀態(tài)， 以利于增加噴涂粒子與基體表面化吸附力，提高噴涂顆粒與基體的冶金結合能力?；罨?效果分析如下：a噴砂使工件表面在經過砂粒的反復打擊后形成一定的殘余壓應力，盡管該應力數(shù)值極小，但對于松馳工件在噴涂過程中涂層熱應力，對提高涂層的結合強度有利，同時 也可以提高工件的抗疲勞強度。b噴砂可除去工件表面上的有機污雜物和氧化層，并能增大金屬表面晶粒的塑性變 形和造成晶格缺陷，使基體表面處

11、于容易發(fā)生化學反應的狀態(tài)，有助于噴涂顆粒與基體 表面間的物理化學結合進行。所以工件噴涂前進行噴砂處理是極為必要的，而且噴砂后的工件應盡快進行噴涂， 時間越短表面活化效果越好，涂層質量越高。七、超音速電弧噴涂設備與技術簡介1、設備簡介ZLP-001型電弧噴涂設備是我公司在消化吸收普通電弧噴涂設備的基礎上自行研發(fā)生產的新一代電弧噴涂設備，具有國際 領先水平。該設備采用拉伐爾噴嘴技術 和高性能電弧噴槍，使霧化后的噴涂粒 子速度達到超音速以上，使該設備在具 有普通噴涂優(yōu)點的基礎上，大幅度地提 高了涂層的質量。它是以各種實心絲材 和特殊粉芯絲材為原料，廣泛應用于各 種表面的抗腐蝕和耐磨損處理的電弧 噴涂

12、系統(tǒng)，其粉芯線材經過特殊熔化， 高能密度和特殊加工的電弧使 ZLP-001型電弧噴涂設備能夠充分熔化金屬管及其內部的粉芯。此外，我公司針對部分硬度特別高的絲材，專門開發(fā)了大功率噴涂機，使其得到充分的熔化。ZLP-001型電弧噴涂系統(tǒng)設備組成如下： 便攜式電源箱 可以旋轉的送絲裝置 噴槍 送絲軟管2、技術簡介超音速電弧噴涂是我公司通過引進先進設備和技術開發(fā)的金屬熱噴涂新技術，被美國、日本等發(fā)達國家列為二十一世紀表面工程關鍵技術。該噴涂技術采用燃燒于絲材端 部的電弧將均勻送進的絲材熔化，經拉伐爾噴嘴加速后的超音速氣流將熔化的絲材霧化 為粒度細小、分布均勻的粒子，噴向工件形成涂層。熔化粒子與基材主要

13、以機械、物理 和冶金等方式結合，其結合強度可達 55MPe以上。與普通電弧噴涂和火焰噴涂相比，超 音速電弧噴涂具有更高的粒子飛行速度、更強的結合強度、更低的孔隙率、涂層均勻度 高、致密性好、且噴涂工件不變形，可獲得高質量的涂層。電弧噴涂原理圖八、施工條件為了作好施工準備工作，其施工需要具備以下條件：(1 電源：380V 20KW 三相交流電(2) 氣源： 氣壓5kgf流量5mVmin(3) 平臺： 長4m (最少3m)寬2m (最少1.5m)(4) 噴涂工件的位置離主機放置位置的距離不超過15m(5) 施工部位所需的腳手架九、施工工藝流程:十、施工技術規(guī)范：1、施工準備： 根據(jù)實際需要搭好腳手

14、架。 清除受熱面上的大塊焦、雜物等。 對管壁需實施噴涂的部位進行全面的質量檢查，如發(fā)現(xiàn)需要修整補強的部位應 及時向甲方提出。 利用現(xiàn)場已有條件進行設備就位、電氣接線、氣源管線連接及磨料回收帆布鋪 設工作。2、表面預處理：表面預處理按照 GB11373-89熱噴涂金屬件表面預處理通則進 行，其處理的好壞直接影響噴涂層的結合強度。 噴砂前，對非有效表面采用遮蔽帶、硬木板或橡膠等物進行遮蔽保護。并預留 過渡區(qū)域，以保證涂層邊緣光滑過渡。 磨料選擇及使用： 噴砂材料應選用質堅有棱角的特級石英砂和金剛砂必須凈化，使用前應經篩選，砂內粘土及細粉塵含量不應大于5%,不得含有油污。噴砂前要晾曬干燥，含水量應不

15、大于 1%,并存放干燥，防止受潮、雨淋、砂內混入雜質。所用砂粒必須 清潔、干燥，噴砂區(qū)域設圍護及其它回收措施，確保不污染周圍環(huán)境，經質量工程師確 認后方可進行噴砂。 噴砂裝置：采用壓力式噴砂設備 壓縮空氣：利用現(xiàn)場氣源或自備空壓機，空氣壓力范圍為0.5 0.6Mpa,氣體流 量控制在 6m3/min 左右。 操作方法：噴砂距離100 300mm噴砂角度：與基體60 80C；每次噴砂5-6卅。 除銹應從下至上進行，將凹凸不平的受熱面打磨光滑平整后立即噴砂。表面清理度達到Sa3.0級，即完全去除鋼材表面的銹、氧化皮、油污等附著物，并露出灰白色金屬 光澤，其粗糙度達到R50-90卩m 在噴砂后應檢查

16、預處理的表面，采用TR100袖珍式表面粗糙度測試儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)有銹蝕或不合格的部位應重新進行處理，合格后再用DC-2000B型智能超聲波測厚儀對管壁進行第一次測厚S 1。噴砂完工后設備表面不得受潮、 氧化及污染，在2-4小時 內必須進行電弧噴涂，以保持被噴表面較高的活化度。除銹后經有關人員驗收合格后方可進行噴涂施工。3、噴涂： 超音速電弧噴涂按照 GB11375-1999熱噴涂操作安全執(zhí)行。 噴涂前，在表面預處理和噴涂工序之間需中間停留時，應對經預處理的有效表面 采用干凈牛皮紙或塑料膜等進行覆蓋保護。 絲材選用： 2.0 mm HDS-88A金屬陶瓷絲材 潔凈氣路：經冷凍式干燥機及三級過濾即

17、可獲得干燥潔凈的壓縮空氣。 噴涂設備選用：選用 ZLP-001 型電弧噴涂設備。 噴槍選用：選用超音速電弧噴涂，其霧化氣流速度大于500m/s，粒子速度達到386m/s 以上，涂層孔隙率可控制在 0.9%以內，同時涂層與基體的結合強度也得到了明 顯的改善。 噴涂工藝參數(shù)：a、粒子噴涂速度：386m/sb、 電弧電壓：32 34V;電弧電流：160 200Ac、霧化空氣壓力：0.5-0.6Mpad、 噴涂距離：150 200mm噴涂角度：v 45e、噴砂與噴涂每5-6卅間隔循環(huán)進行，噴涂過渡區(qū)域寬度為 100-150mm邊緣平滑 過渡，無凹凸臺階。 噴涂方式：采用井字型噴涂方式，分層、分區(qū)作業(yè)，

18、每區(qū) 5-6m2,涂層噴涂35 遍完成，每遍的噴涂厚度控制在0.2伽左右。局部區(qū)域噴涂達到工藝設計厚度后再移換 到其他區(qū)域，確保噴涂層的厚度均勻及結合力，防止出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象。噴涂完畢后，應進行涂層質量檢驗，并測量厚度S 2,若S 2- 5 i0.6 0.8mm判定 合格，可進入下一道工序，否則對不合格部位應進行補噴涂。 操作注意事項：a、分塊作業(yè)，局部區(qū)域噴涂達到設計厚度后再移換到其他區(qū)域，搭接部位設置辯 認標志。操作時，層間溫度不得高于 80C。b、 送絲盤及送絲情況設專人監(jiān)護，以保證順利送絲，防止絲材“打結”，同時必須 保證兩絲間絕對絕緣，以免造成短路。c、噴涂前應在試板上試噴，以便調節(jié)電壓、電流、送絲速度、壓縮空氣流量，檢 查氣路的活接頭及軟管接頭，不得有漏氣現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)送絲不穩(wěn)、電弧不穩(wěn)定燃燒、嚴 重漏氣等特殊現(xiàn)場應及時檢查、調整。調節(jié)電壓時應斷開主回路，以免損傷主變壓器。十一、質量狀況說明 選用16-20目優(yōu)質石英砂去除管壁表面氧化皮，直至管子表面露出金屬光澤， 使表面清潔度達到GB8923-8涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級規(guī)定的Sa3.0級 選用14-