淺析垃圾焚燒發(fā)電廠水冷壁防腐措施

趙娜娜

摘?要：隨著垃圾熱值提高，垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐高溫氯腐蝕一直困擾其安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，因此解決垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐高溫氯腐蝕的問題已迫在眉睫。本文針對(duì)余熱鍋爐水冷壁表面進(jìn)行堆焊、感應(yīng)重熔、低溫微熔、激光熔覆防腐進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高溫氯腐蝕;堆焊;感應(yīng)重熔;低溫微熔;激光熔覆

一、研究背景及目的

垃圾焚燒發(fā)電廠高溫腐蝕一直困擾其安全穩(wěn)定運(yùn)行，余熱鍋爐腐蝕機(jī)理主要是焚燒垃圾中含有Cl、S以及堿金屬等元素，造成Cl、S化合氣體腐蝕和低熔點(diǎn)堿金屬鹽熔融腐蝕。尤其隨著垃圾熱值提高、運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，余熱鍋爐高溫氯腐蝕導(dǎo)致余熱鍋爐爆管發(fā)生率大大增加，此問題已尤為突出，已成為垃圾焚燒技術(shù)的研究熱點(diǎn)[1]。本文結(jié)合垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐的高溫氯腐蝕問題，針對(duì)水冷壁表面進(jìn)行堆焊、感應(yīng)重熔、低溫微熔、激光熔覆防腐進(jìn)行分析。

（一）堆焊

堆焊是目前發(fā)展最成熟的余熱鍋爐防腐工藝。堆焊施使用CMT自動(dòng)堆焊模式，堆焊的材料主要是Cr、Ni合金，堆焊厚度一般2mm左右，熱影響區(qū)硬度小于250HV。堆焊采用疊層方式進(jìn)行，稀釋率極低Fe%一般在3%左右，最高不超過7%。堆焊表面化學(xué)成分（稀釋率）要求：Cr≥20.5%、Fe≤6%、Nb≥3.2%、Mo≥8%。中溫中壓垃圾鍋爐，使用壽命為6年左右。

堆焊的適用于400℃左右壁面溫度管屏，更高壁面溫度會(huì)引起腐蝕。堆焊層紋路都相當(dāng)清晰，使用效果良好。關(guān)于余熱爐管屏堆焊，國外許多垃圾焚燒發(fā)電廠十幾年前已經(jīng)應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在國外的垃圾焚燒發(fā)電廠發(fā)展成熟[2]。目前國內(nèi)垃圾焚燒廠大部分采用堆焊的防腐工藝，預(yù)防余熱鍋爐的高溫腐蝕。

（二）低溫微熔

低溫微熔焊它是一種火焰人工噴涂技術(shù)，使用QT-E2000型熔焊槍，氧氣—乙炔火焰將合金材料熔焊在工件表面，它可根據(jù)不同的工況要求選擇不同的合金材料和熔焊層厚度。低溫微熔焊的技術(shù)特點(diǎn)：防腐低溫微熔焊一般選用鎳鉻加稀土的合金材料，：Ni≥80%、Cr4%～10%、Fe≤5%，稀有元素余量，抗腐蝕性能強(qiáng)[3]。熔焊層厚度一般為0.5～0.6mm，熔焊層厚度也可根據(jù)工況要求和使用壽命要求，最高可達(dá)到1.5mm。熔焊層硬度為HRC40左右，熔焊層與母體材料的結(jié)合為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度為450Mpa左右，低溫微熔焊材料熔化溫度為850℃左右，熔深（0.03mm）左右，使用壽命5-6年左右，熔焊層厚度增加，相應(yīng)使用壽命增加。

（三）感應(yīng)重熔

感應(yīng)重熔是在低溫微熔的基礎(chǔ)廠進(jìn)行優(yōu)化，采用電重熔。管屏的變形量小，與母材的結(jié)合度更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).整個(gè)流程自動(dòng)噴砂、自動(dòng)噴涂、自動(dòng)感應(yīng)重熔。

自動(dòng)噴砂是密閉循環(huán)噴砂系統(tǒng)，具備噴砂噴丸各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能，完全自動(dòng)化流水線，密閉。砂料自動(dòng)篩選、循環(huán)，過程無人工，質(zhì)量均一、效率高。自動(dòng)編程可調(diào)角度噴砂，砂料循環(huán)利用，自動(dòng)輸送臺(tái)架系統(tǒng)。自動(dòng)噴涂自動(dòng)化集控，機(jī)器人噴涂+工件自動(dòng)行進(jìn)，自動(dòng)步進(jìn)噴涂系統(tǒng)+自動(dòng)材料輸送系統(tǒng)+集控?zé)崽幚?。自?dòng)感應(yīng)重熔系統(tǒng)是使用高周波電感加熱系統(tǒng)，熔后熱處理系統(tǒng)，工件款高尺寸≤2*0.5米，長度不限，全程無人工。工件自動(dòng)步進(jìn)，溫度速度自動(dòng)監(jiān)測(cè)，精確標(biāo)準(zhǔn)。

感應(yīng)重熔后表面Cr≥10%，Ni≥70%，F(xiàn)e<5%，感應(yīng)重熔的厚度控制在0.5-1mm左右，感應(yīng)重熔后的管屏適用于壁溫600℃左右。經(jīng)過感應(yīng)重熔的材料與母材冶金結(jié)合度強(qiáng)，重熔層與基體結(jié)合強(qiáng)度是熱噴涂的10倍以上，且對(duì)基體熱影響區(qū)深度小，不改變基材原有組織和力學(xué)性能，工件無變形。

（四）激光熔覆

近十多年來，發(fā)達(dá)國家在大功率激光器制造、熔覆技術(shù)等方面發(fā)展迅速，激光熔覆技術(shù)正逐步取代其它諸如電弧堆焊、氬弧和等離子熔覆等傳統(tǒng)工藝[4]。激光熔覆常用于材料表面熔覆與改性，使得材料表面具有很好的耐磨損、抗腐蝕、耐高溫等性能;激光熔覆技術(shù)在制備高熔點(diǎn)陶瓷-金屬復(fù)合材料方面具有極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是國外企業(yè)在現(xiàn)今激光器制造領(lǐng)域占據(jù)極大的優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)激光器研制水平與國外存在較大的差距。

利用激光束反應(yīng)合成的高耐磨陶瓷——金屬復(fù)合材料，在三體磨損工況下耐磨性可高達(dá)高鉻鑄鐵的5-8倍[5]。目前激光熔覆在國內(nèi)主要應(yīng)用在熱電偶、葉輪、脫軌等設(shè)備，使用效果良好。冶金結(jié)合，可以通過激光熔覆金屬材料、非金屬材料、陶瓷，對(duì)材料使用范圍廣泛。國內(nèi)的激光熔融應(yīng)用在電廠受壓元件的管壁，主要針對(duì)對(duì)單管應(yīng)用廣泛。截止目前為止，國內(nèi)在成型管排上激光熔覆技術(shù)還未發(fā)展成熟。國內(nèi)激光熔覆技術(shù)不管是針對(duì)單管還是鍋爐管排效率都很低，一般產(chǎn)能為10m2/天。

二、需要注意問題

需要防腐處理的水冷壁在制造前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要預(yù)留熔焊的收縮量，部分廠家因設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程參數(shù)未達(dá)到最優(yōu)，沒有達(dá)到工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)，導(dǎo)致已產(chǎn)管屏節(jié)距收縮量未達(dá)到設(shè)定目標(biāo)，局部存在少量超標(biāo)。經(jīng)過防腐措施處理過的管屏，出廠前主要針對(duì)管屏的防腐涂層厚度、Fe稀釋率、合金含量、表面PT著色探傷、變形量有無超標(biāo)等進(jìn)行了檢測(cè)。部分工藝不成熟的生產(chǎn)廠家制造產(chǎn)品因工藝溫度及噴砂角度未控制好、噴射管屏的防腐層出現(xiàn)防腐厚度不均勻，局部較粗糙、有氣孔以及咬邊，PT檢測(cè)表面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋、表面致密性差等缺點(diǎn)。整個(gè)生產(chǎn)的流水線，需要實(shí)現(xiàn)各操作環(huán)節(jié)和溫度輔助設(shè)施精準(zhǔn)化控制，達(dá)到更優(yōu)化的工藝和參數(shù)的匹配，盡可能消除工藝過程中導(dǎo)致的質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)涂層無氧化、性能最佳，與母材結(jié)合致密性高的優(yōu)點(diǎn)。

三、結(jié)論

綜上所述，國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐防腐技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，堆焊技術(shù)廣泛應(yīng)用于中溫中壓參數(shù)余熱鍋爐，但成本相對(duì)較高，不適應(yīng)高參數(shù)余熱鍋爐;低溫微熔焊容易引起管屏變形;激光熔覆目前國內(nèi)尚未發(fā)展成熟，效率比較低。感應(yīng)重熔性價(jià)比相對(duì)較高，實(shí)用性強(qiáng)，但畢竟是新發(fā)展的防腐工藝，用戶選擇廠家需慎重。用戶可以根據(jù)余熱鍋爐選型參數(shù)、防腐的經(jīng)濟(jì)成本、實(shí)用性等選擇防腐措施。希望通過本文介紹對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠余熱鍋爐防腐發(fā)展起到一定的借鑒價(jià)值和推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鄭文凱，盧曉斌.410t/h循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)與長周期運(yùn)行研究[J].裝備制造技術(shù)，2018（12）：193-199.

[4]激光重熔掃描速度對(duì)Co基礎(chǔ)、合金堆焊層組織及耐磨性的影響[J].中國機(jī)械工程，2004（20）.

[5]姜偉，胡芳友，黃旭仁.工藝參數(shù)對(duì)激光熔覆層微觀形貌的影響[J].表面技術(shù)，2007（04）.