等離子熔滴熔敷技術(shù)在240 t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

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(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

等離子熔滴熔敷技術(shù)在240 t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

李義章，金躍鵬

(中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司2號鍋爐水冷壁磨損嚴(yán)重，現(xiàn)在采用一種全新的循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)——等離子熔滴熔敷，將一層致密、高硬度合金材料熔敷于水冷壁表面，形成冶金結(jié)合，耐磨性好，淺熔深，提高了鍋爐運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

循環(huán)流化床鍋爐；水冷壁；磨損；等離子熔敷；防磨

中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司由濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)制造的240 t/h循環(huán)流化床鍋爐，自2010年投運(yùn)以來，機(jī)組運(yùn)行中一直存在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損的通病，局部多處嚴(yán)重磨損?，F(xiàn)在主要采用了覆蓋耐火材料，噴涂耐磨材料等防磨措施，部分磨損問題有所緩解，同時還有部分水冷壁磨損嚴(yán)重的問題仍然突出，尤其是爐膛密相區(qū)水冷壁管側(cè)面偏磨的問題一直沒有好的解決辦法，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司期望能找到更好的防磨技術(shù)來解決鍋爐的磨損問題。

1 鍋爐存在的磨損問題

通過2016年5月爐膛水冷壁測厚檢查情況反映出鍋爐下部耐火材料交界面上部1.5 m區(qū)域部水冷壁存在嚴(yán)重磨損問題，部分水冷壁壁厚已經(jīng)減薄到3 mm以下，磨損區(qū)域大部分水冷壁壁厚已經(jīng)減薄到4 mm左右。

2 改造前鍋爐采取的防磨措施及分析

2.1 讓管技術(shù)

在該鍋爐設(shè)計安裝時，鍋爐水冷壁與耐火材料交界根部采用讓管技術(shù)，將該區(qū)域的水冷壁管繞道爐膛外，用耐火材料覆蓋水冷壁管，增強(qiáng)過渡區(qū)的防磨性能，基本解決水冷壁根部的磨損問題。

2.2 電弧噴涂

鍋爐運(yùn)行一段時間后，水冷壁下部、中部、上部出現(xiàn)大面積磨損問題，不得已采用了超音速噴涂技術(shù)，耐磨涂層厚度一般在0.5 mm，由于分子結(jié)合強(qiáng)度低，涂層不時會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象；噴涂僅能在磨損較輕部位起到一定防磨效果，磨損嚴(yán)重部位噴涂耐磨壽命為 7～10月，只能采用其它防磨措施。

2.3 覆蓋耐火材料

爐膛四角及爐膛頂部磨損特別嚴(yán)重部位不得不采用犧牲受熱面覆蓋耐火材料的方式，進(jìn)行防磨。

即使采取了以上防磨措施，鍋爐上部側(cè)墻水冷壁側(cè)磨嚴(yán)重問題，局部水冷壁磨損嚴(yán)重問題，一直沒有解決，鍋爐連續(xù)運(yùn)行時間還是不超過半年，鍋爐水冷壁磨損泄漏故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 等離子熔滴熔敷技術(shù)介紹

3.1 熔敷技術(shù)概述

熔敷技術(shù)是利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體(工件)表面上，形成冶金結(jié)合的一種工藝過程。熔敷是利用熔敷的工藝在工件表面獲得耐磨性能的熔敷金屬層。熔敷的種類包括激光熔敷、等離子電弧熔滴熔敷。

3.2 等離子熔滴熔敷技術(shù)工藝原理

等離子熔滴熔敷技術(shù)是基于等離子體原理，以被熔敷工件為陽極，以金屬熔絲為陰極，利用陽極和陰極之間產(chǎn)生的等離子弧作為熱源，將金屬熔絲融化，產(chǎn)生金屬熔滴，再通過智能機(jī)械誘導(dǎo)機(jī)構(gòu)(熔敷機(jī)器人)的甩滴功能將熔融的金屬熔滴甩附在工件上的一種熔敷技術(shù)。

3.3 等離子弧熔滴熔敷的技術(shù)特點

1)合金熔敷層與基體為冶金結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度高。

2)母材在合金熔敷過程中僅表面微熔，母材熱影響區(qū)極小。

3)熔敷過程中母材溫升不超過80 ℃，母材基本無熱變形。

4)熔敷層組成的各具特點的梯度功能材料，結(jié)合層與母材浸潤性好，表面合金層耐磨性能強(qiáng)。

4 水冷壁熔敷防磨改造論證

雖然該技術(shù)已經(jīng)在多臺循環(huán)流化床鍋爐上得到應(yīng)用，其中東寧濱河熱電有限公司更是2008年就在鍋爐上應(yīng)用等離子熔滴熔敷防磨技術(shù)，并成功解決了鍋爐水冷壁嚴(yán)重磨損的問題，但還需要結(jié)合本廠240 t/h鍋爐的具體特點和實際情況進(jìn)行改造可行性分析。具體分析如下：

4.1 水冷壁熔敷防磨改造可行性分析

1)采用特制的變流熔敷系統(tǒng)及便攜式熔敷機(jī)器人，可以在鍋爐現(xiàn)場直接施工。

2)等離子熔滴熔敷較低的熱輸入量，施工時還要對水冷壁管進(jìn)行注水，可以避免或減少水冷壁管屏變形。

3)等離子熔滴熔敷形成冶金結(jié)合層厚度可控，可根據(jù)各部位防磨要求進(jìn)行多層加厚處理。

4)熔敷層保證在HRC50以上，其耐磨壽命是噴涂層的6到10倍。

4.2 等離子熔滴熔敷防磨改造技術(shù)方案

4.2.1 爐膛密相區(qū)四面水冷壁

首先對澆注料上沿開始向上1.5 m區(qū)域水冷壁表面用合金熔敷防磨的方法在水冷壁表面進(jìn)行全曲面熔敷防磨(包括讓管處的彎頭)，共計103 m2。熔敷厚≥3.0 mm，熔敷區(qū)域上部與光管區(qū)域的水冷壁管采用打磨平滑過渡，熔敷區(qū)下部用澆注料覆蓋。

4.2.2 爐膛四角覆蓋耐火材料區(qū)域

清除結(jié)合不嚴(yán)密的耐火材料，對邊界區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)，確保邊界耐火材料結(jié)合緊密，并平滑過渡。

通過以上分析，證明在240 t/h循環(huán)流化床鍋爐上采用等離子熔滴熔敷進(jìn)行防磨改造是可行的，實施水冷壁熔敷防磨后，可以提高了鍋爐水冷壁的防磨能力。

5 等離子熔滴熔敷前后效果對比

1)鍋爐連續(xù)運(yùn)行時間超過100天。

2)鍋爐原磨損嚴(yán)重區(qū)域檢查，沒有明顯磨損跡象，施工時的凹凸面，基本保持完整。

6 結(jié) 論

實施水冷壁熔敷防磨后，提高了鍋爐水冷壁的防磨能力，恢復(fù)鍋爐爐膛的換熱面積，降低鍋爐一次風(fēng)量，降低了風(fēng)機(jī)電耗，降低了燃料消耗量，提高鍋爐的運(yùn)行可靠性和機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。因此，實施2#爐水冷壁熔敷防磨是成功的。

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1005-8370(2017)05-44-02

2017-05-25

李義章，男(1974—),畢業(yè)于中央廣播電視大學(xué)工商企業(yè)管理專業(yè)，現(xiàn)任中鹽青海昆侖堿業(yè)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部設(shè)備專工。