电厂锅炉水冷壁防护涂层的抗高温腐蚀性能研究
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水冷壁管防腐蚀、耐磨的研究与解决办法摘要: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.防止水冷壁高温腐蚀和磨损的常用方法有两类,即非表面防护方法和表面防护方法。
本文针对广东沙角 B 电厂 3#炉,本公司采用超音速电弧喷涂 45CT 合金涂层工作寿命已近四年,认为积极采用热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。
关键词:锅炉水冷壁高温腐蚀和磨损超音速电弧喷涂一、引言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 年,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.锅炉运行过程中,由于燃烧煤中硫及其它有害杂质的存在,在高温下对水冷壁构成腐蚀。
这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在,我们在各火电厂的锅炉定期检验中经常遇到,只是程度不同而已。
广东沙角 B 电厂由于其燃煤含硫量大,水冷壁遭受的高温腐蚀特别严重,由此带来的爆管、换管损失惨重。
同时,煤燃烧时产生的大量灰粉,在锅炉内部燃烧的复杂动态过程中,猛烈撞击水冷壁,对水冷壁工作面产生严重切削,使水冷壁管工作面被磨损成不同程度的小平台,造成水冷壁壁厚的实际减薄,容易导致水冷壁管在高温下强度不够而爆管,其危害作用同高温腐蚀一样严重。
因此,需要我们寻求一种解决的技术方法,增加水冷壁的抗磨损能力,以延长水冷壁的使用寿命。
二、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。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉水冷壁是锅炉主体的一个重要组成部分,其主要作用是对燃烧室进行冷却,同时承受高温和高压的工作环境。
由于长期在高温高压下工作,锅炉水冷壁容易出现高温腐蚀问题,如果不及时进行有效的防护,将会严重影响锅炉的安全性和稳定性。
对火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护是一个非常重要的课题。
火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀类型主要包括氧化腐蚀、硫氧化腐蚀和低氧腐蚀。
其中氧化腐蚀是由于水冷壁受燃烧室高温氧化气体的冲击和侵蚀,导致金属表面发生氧化反应,形成氧化物层,从而降低材料的强度和耐蚀性;硫氧化腐蚀是由于锅炉燃料中含有硫元素,燃烧产生的硫氧化气体与水冷壁金属表面发生化学反应,形成硫化物膜,从而加速金属的腐蚀;低氧腐蚀是由于水冷壁内部缺氧环境和水质变化导致金属表面与水发生腐蚀作用,加剧水冷壁的腐蚀速度。
为了有效防护火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀问题,需要采取一系列的防护措施。
首先是优化设计和选材,采用高温合金和耐蚀材料制作水冷壁,提高其耐高温和抗蚀性能。
其次是加强水质和操作管理,保证水冷壁内部水质稳定,减少水中溶解氧和腐蚀物质的含量,防止低氧腐蚀的发生。
同时还需要加强锅炉燃料的预处理,尽量减少硫和碱金属等有害物质的含量,减少硫氧化腐蚀的发生。
还可以采用表面涂层和防凝剂等物理和化学的防护措施,减少氧化和硫氧化腐蚀的发生。
在实际的工程应用中,火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护也面临一些挑战和难点。
首先是高温腐蚀的机理和影响因素比较复杂,需要进行深入研究和分析,从而制定出系统有效的防护方案。
其次是防护措施需要结合水冷壁的实际工作环境和运行情况进行综合考虑,不能单纯依靠一种方法或一种材料来解决问题。
还需要充分考虑防护措施的经济性和可行性,确保其能够在实际工程中得到有效应用。
火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护是一个非常重要的工程问题,需要通过优化设计和选材、加强水质和操作管理、采用物理和化学防护措施等方法来进行有效防护。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉的水冷壁是一个重要的部件,它承受着高温和高压的环境,长时间运行后容易出现高温腐蚀的问题。
本文将介绍火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护措施。
高温腐蚀是指在高温环境下金属表面与气体、氧化物或化学腐蚀介质接触时的化学反应,导致金属表面受损。
高温腐蚀主要有三种类型:氧化腐蚀、热腐蚀和氯腐蚀。
首先是氧化腐蚀,锅炉在燃烧过程中会产生大量的氧气,当氧气与金属壁面接触时,会发生氧化反应,形成金属的氧化物。
氧化腐蚀主要发生在金属表面温度较高的部分,如燃烧室内的水冷壁。
氧化腐蚀会造成金属表面的脱蚀、颗粒剥落和孔洞形成,降低水冷壁的强度和安全性。
最后是氯腐蚀,它是指金属表面与含氯化物的腐蚀介质接触时发生的化学反应。
氯腐蚀主要发生在锅炉燃烧过程中,燃料和燃烧空气中的氯化物会随着烟气进入水冷壁的金属管道,与金属表面发生氯化反应,导致腐蚀介质的浓度升高,加速水冷壁的腐蚀速率。
为了防止水冷壁的高温腐蚀问题,火电厂采取了一系列的防护措施。
首先是使用耐蚀材料,如铬镍合金或不锈钢等。
这些材料具有较好的抗腐蚀性能,能够在高温和腐蚀介质的条件下保持良好的耐久性。
其次是烟气净化技术的改进,通过控制燃料中的硫含量和燃烧过程中排放的气体中的氯含量,减少腐蚀介质对水冷壁的侵蚀。
火电厂还可以采用气体脱硫和烟气脱碱等方法降低腐蚀介质的浓度。
还可以采用物理防护措施,如在水冷壁表面涂层保护剂和隔热层,减少高温和腐蚀介质对金属表面的接触。
火电厂还可以定期对水冷壁进行维护和检修,及时修复腐蚀损伤,延长设备的使用寿命。
火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀是一个需要重视的问题,但通过合理的材料选择、燃烧控制和防护措施,可以有效减少腐蚀的发生,提高设备的可靠性和安全性。
收稿日期:2023-03-12作者简介:王明生(1983-),男,山东滕州人,工程师。
大型电厂锅炉高温热腐蚀防护研究进展综述王明生,庄文斌,张国兴(国能宁夏鸳鸯湖第二发电有限公司生产技术部,宁夏灵武750410)摘要:电厂锅炉炉内受热面的氧化、热腐蚀等现象是影响锅炉安全稳定运行的严重隐患,采用防护涂层是改善锅炉耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能的有效手段。
通过研究金属涂层和陶瓷涂层两种技术的工艺特点,分析了传统金属涂层面临的问题,总结了陶瓷涂层工艺的研究进展,为低成本、高性能的工业化防护涂层的研发提供了参考依据。
关键词:锅炉;水冷壁;防护涂层;纳米陶瓷涂层;耐蚀性中图分类号:TG174文献标识码:A文章编号:1673-1603(2023)03-0040-05DOI :10.13888/ki.jsie (ns ).2023.03.008第19卷第3期2023年7月Vol.19No.3Jul.2023沈阳工程学院学报(自然科学版)Journal of Shenyang Institute of Engineering (Natural Science )在火力发电厂中,由热辐射导致的炉内受热面氧化、高温热腐蚀等极易引发锅炉热效率下降的问题。
锅炉“四管”是目前火力发电厂的锅炉体系中最为重要的热量交换组件,如图1所示。
Economizer 1PipesReheater 1Reheater 2Water wallsAsh renoval systemEconomizer 2Burner+fuelsupply systemNearby burner areaExhaust gas图1火力发电厂锅炉“四管”煤燃料及生物质燃料在燃烧时会产生大量灰渣,使炉膛内管壁的受热面长时间遭受积灰腐蚀及冲蚀磨损[1-2]。
炉膛内管壁发生沾污结渣、氧化和高温腐蚀等问题会导致锅炉自身的热效率降低5%~8%。
该现象的根本原因为受热面材料的物化性能可以直接影响锅炉整体运行的安全性、稳定性及节能性。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护研究发布时间:2022-06-28T01:41:58.767Z 来源:《科学与技术》2022年5期作者:蒋军[导读] 近年来,我国火电厂建设的发展迅速,蒋军中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司,辽宁省沈阳 110179摘要:近年来,我国火电厂建设的发展迅速,电能也在我国社会工业生产和民众日常生活中发挥了巨大影响。
而近年来,由于我国经济社会发展的加快,社会各界对电能的需求量也在急剧增加,我国电力工业的生产负荷范围也在迅速扩大,因此,随着生产需求的扩大,火电厂的锅炉量也随之扩大,而锅炉水冷壁高温腐蚀也是许多火电厂普遍存在的问题,严重影响着火电厂的安全工作。
所以,深入研究水冷壁高温腐蚀,并寻求更合理的安全措施有着重要意义。
关键词:火电厂;锅炉水冷壁;高温耐腐蚀前言社会的快速发展,人们对电力的需求逐年增加,电力工业的生产负荷也急剧增加,锅炉水冷壁高温腐蚀是火电厂普遍存在的问题,许多火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀程度不同,影响到火电厂正常运行。
本文阐述火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀原因及防护措施,了解水冷壁高温腐蚀危害,并提出相应的防护措施,以供参考。
1.高温对水壁腐蚀的危害(1)管子很容易出现破裂事故。
在锅炉燃煤处理过程中,由于燃料产生的大灰渣流入水冷壁管,管壁被切断,管壁厚度和强度也随之减小。
水冷壁遭受高热的危害时有很大的爆裂危险性,降低了火电厂的发电可靠性。
另外,当出现爆管事件时,也需要立即关闭锅炉温度并进行应急检修,这提高了火发电厂的成本,也降低了火电厂的生产进度。
(2)薄壁。
相关调查表明,受腐蚀与磨损的影响,锅炉水冷壁管壁厚度在逐年减少,当腐蚀严重时,水冷壁厚度减少6mm/年,这很大程度上影响了锅炉正常运行,对火电厂生产带来潜在安全隐患。
(3)因长期腐蚀,水冷壁管壁减薄影响了锅炉的安全。
火电厂锅炉水冷壁长时间受高温影响,不仅增加了火电厂临时检修的工作量,同时也对火电厂的安全生产构成了威胁,如果处理不当,可能造成无法估量的人身和财产损失。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护研究发布时间:2021-04-22T15:30:25.187Z 来源:《当代电力文化》2020年34期作者:李启斌[导读] 当前背景下,因此,火电厂锅炉容量也相应增加以满足生产需求。
李启斌黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司立达矸石热电厂黑龙江鹤岗 154101摘要:当前背景下,因此,火电厂锅炉容量也相应增加以满足生产需求。
随着社会发展步伐的进一步加快,社会对电力需求量也在快速增长,这大大地增加电力工业的生产负荷。
锅炉水冷壁高温腐蚀是火电厂比较常见的问题,许多火电站都存在不同程度的锅炉水冷壁高温腐蚀情况,这给电厂安全生产也带来了一定影响。
本文主要是对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及其防护措施的探究,详细阐述了水冷壁高温腐蚀的危害、腐蚀类型及其原理、腐蚀原因,进而就水冷壁高温腐蚀的防护提出几条建议,希望通过本文能为火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题解决提供一些助益。
关键词:火电厂;锅炉水冷壁;高温腐蚀引言:近年来,随着低NOx燃烧技术的广泛应用,燃煤电站锅炉普遍出现了水冷壁高温腐蚀现象,严重影响机组的安全可靠运行。
一般认为,超低排放条件下锅炉水冷壁的高温腐蚀基本上属于还原性气氛下的硫化物腐蚀。
国内普遍采用水冷壁管表面喷涂防腐作为被动应对措施,但存在保护期短、价格高昂、需要频繁喷涂等缺点。
部分电厂还采用水冷壁开孔的贴壁风方案来主动应对水冷壁高温腐蚀,但实际应用中由于受贴壁风位置、贴壁风率、贴壁风速等因素影响,往往出现防治效果不佳、炉膛出口NOx排放浓度升高、低负荷下燃烧稳定性减弱等问题。
1 水冷壁高温腐蚀的原因1.1 燃煤品质不佳燃煤中含有较多的氧化物、硫以及碱金属等物质,会增加水冷壁腐蚀性介质的浓度,进而增加水冷壁高温腐蚀的风险。
如含硫量高的燃煤会产生较多的硫化物,使得管壁的氧化保护膜被破坏,降低金属管壁的厚度和强度。
此外,燃煤颗粒越大,完全燃烧越不容易,不仅容易产生还原性气氛,还会增加管壁的磨损程度,使得氧化膜被破坏,加剧高温腐蚀。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉是供应电力的主要装备,其正常运行与维护对于电力行业至关重要。
而锅炉的水冷壁是其重要的结构部分,它承受着锅炉内高温高压、强腐蚀性气体和化学物质的侵蚀,一旦发生故障将会危及锅炉及整个电厂的安全。
因此,如何有效地防护锅炉水冷壁从而保证其长期稳定安全运行,一直是锅炉技术工作者及研究者需要深入探讨的问题。
1. 高温腐蚀机理高温腐蚀是指在高温(>500℃)高压下的金属与环境气体中发生的氧化、硫化、酸化、盐辉等反应。
对于火电厂锅炉水冷壁,其高温腐蚀主要分为三类:氧化腐蚀、硫化腐蚀和盐辉腐蚀。
(1)氧化腐蚀锅炉内氧化气体会与水冷壁表面的金属发生反应,形成金属氧化物产物。
金属氧化物膜密封性差,会使得金属表面不断被氧化,形成更多的氧化物。
氧化腐蚀会导致水冷壁表面变薄,疏松、孔洞、开裂等现象,进而影响水冷壁的机械强度和冷却效果。
(2)硫化腐蚀当锅炉燃烧含硫燃料时,燃料中的硫得不到完全燃烧,就会形成硫化物。
硫化物与水冷壁表面的金属反应,形成硫化物和硫化氢。
硫化腐蚀会使水冷壁表面形成硫酸盐产物,加速水冷壁的腐蚀。
同时产生的氢氧化物,与水冷壁上的钠、钾离子结合形成高温颗粒,风冷管道中的高温颗粒对锅炉腐蚀性极大。
(3)盐辉腐蚀盐辉腐蚀主要是指锅炉中氯、氧和水蒸气形成氧化物时,产生的氯化物和氢氧化物,随着水蒸气进入水冷壁表面,遇到高温部位会被分解生成氯化氢和氧化铁,并形成毒性腐蚀性很强的酸性环境,形成盐辉腐蚀。
2. 防护技术措施针对锅炉水冷壁高温腐蚀,目前有以下技术措施可供选择。
(1)金属材料选择提高材料抗腐蚀性能是有效的防腐技术。
一般情况下,Cr、Mo等合金元素能够增强金属材料的耐点蚀性、进一步提高耐氧化性和耐腐蚀性能,而镍、钴等合金元素则能够增加材料的耐腐蚀性。
(2)防锈涂层针对氧化腐蚀,涂覆高温耐蚀涂层是防护措施之一。
涂层材料应具有良好的耐高温性和耐腐蚀性能,且对稳定性好。
目前研究的高温耐蚀涂层材料主要包括:高铝氧化物涂层、高温硅酸盐涂层等。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护分析发布时间:2021-06-24T16:16:55.160Z 来源:《中国电业》2021年2月第5期作者:彭龙飞闪恒杰郭文海[导读] 在火电厂运行的过程中,锅炉水冷壁,高温腐蚀问题是最经常出现的一种彭龙飞闪恒杰郭文海华能沁北发电有限责任公司河南省济源市 454662摘要:在火电厂运行的过程中,锅炉水冷壁,高温腐蚀问题是最经常出现的一种,在许多火电站都存在着不同程度的腐蚀问题,如果不进行及时的解决,会给后期的火电厂安全生产带来影响。
本篇文章针对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题进行了分析,制定了有效的防护措施,希望可以有效解决该问题。
关键词:火电厂;锅炉水冷壁;高温腐蚀;防护对策引言社会在快速向前发展,在社会生产过程中,电力能源发挥了非常重要的作用。
随着社会发展的步伐越来越快,人们的生活和工作对于电力的需求也在与日俱增,这无形中增加了电力工业的生产负荷。
在火电厂运行的过程中,锅炉水冷壁高温腐蚀问题是比较常见的一种,通过对该问题进行研究分析,制定有效的防护措施,这对于火电厂未来的运行具有重要的意义。
一、水冷壁高温腐蚀的危害 (一)容易发生突发性爆管事故锅炉在燃烧时,煤炭充分燃烧会生成大量的灰,这些物质对水冷壁管会起到一个撞击的作用力,从而对水冷壁管的表面就会起到切削的作用,长时间就会减少管壁的厚度和强度。
火电厂在运行的过程中,如果发生了爆管的事故,那么锅炉就必须停止运行进行及时的抢修,无形之中提高了火电厂的生产成本,这对于火电厂未来的生产进度也具有极大的阻碍。
(二)使管壁变薄由于管壁受到了长期的腐蚀和磨损,锅炉水冷壁管的厚度越来越小,受到严重腐蚀的部位厚度会更小。
这些问题得不到解决,会严重影响锅炉的安全运行,这也为火电厂的生产埋下了安全隐患。
二、水冷壁高温腐蚀的类型与机理 (一)氯化物型高温腐蚀煤处于燃烧的时候,许多氯化钠会在这个过程中蒸发,最终发生化学反应生成氯化氢。
在水冷壁管的受热面会存在一层氧化膜,而氯化氢会对这层氧化膜进行破坏,从而发生反应产生氯化亚铁,氯化亚铁在经过后续反应之后会挥发,在挥发的过程中,水冷壁管当中的金属基体层就会被暴露出来,氯化氢也会对水冷壁管造成腐蚀,从而降低水冷壁管的耐腐蚀性。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉水冷壁是一种重要的锅炉构件,主要用于吸收锅炉燃烧烟气中的热量,并将其传递给锅炉水循环系统。
由于工作环境的恶劣以及高温烟气的冲刷,水冷壁容易出现高温腐蚀。
本文将对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护进行详细介绍。
一、高温腐蚀的原因及分类高温腐蚀是指在高温下,金属表面与气体、液体或固体的反应,导致金属表面的化学腐蚀。
在火电厂锅炉中,高温腐蚀主要由以下几个方面引起:(1)硫酸性腐蚀:燃烧烟气中的硫氧化物与水蒸气反应生成硫酸,硫酸与钢材表面发生反应,形成铁硫酸盐,从而导致高温腐蚀。
(2)氯化物腐蚀:燃烧烟气中的氯化物(如氯化钠、氯化钾等)会在高温下与钢材发生反应,形成氯化物腐蚀产物,导致水冷壁的腐蚀破坏。
根据腐蚀产物与金属表面的附着性,高温腐蚀可以分为两种类型:干式腐蚀和湿式腐蚀。
(1)干式腐蚀:干式腐蚀是指腐蚀介质中没有液态水存在的腐蚀。
干式腐蚀主要由酸性气体引起,如SO2、NOx等,其腐蚀产物多为氧化物。
干式腐蚀对于锅炉水冷壁的腐蚀速度较快,腐蚀区域多在锅炉上部。
二、高温腐蚀的防护方法为了保护锅炉水冷壁免受高温腐蚀的侵害,需要采取有效的防护措施。
以下是一些常用的高温腐蚀防护方法:2.1 材料选择在锅炉水冷壁的材料选择上,应选择抗高温腐蚀的合金钢或不锈钢。
合金钢具有良好的耐高温性能和抗腐蚀性能,可以在高温环境下长时间使用而不受腐蚀;不锈钢具有更高的耐腐蚀性能,适用于一些更加恶劣环境下的锅炉。
2.2 高温涂层高温涂层是一种常用的高温腐蚀防护方法。
涂层可以形成一层保护膜,隔离金属表面和腐蚀介质的接触,从而起到防护的作用。
常用的高温涂层材料有硅酸盐、氧化铝、碳化硅等。
通过涂层的选择和设计,可以提高锅炉水冷壁的耐腐蚀性能。
2.3 化学清洗定期进行化学清洗可以清除水冷壁表面的腐蚀产物和污垢,保持水冷壁良好的热传导性能,从而减少高温腐蚀的发生。
清洗剂的选择和清洗方法的优化是确保清洗效果的关键。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉的水冷壁是承受高温高压的重要部件,是锅炉工作稳定性和可靠性的关键。
然而,长期运行下来,锅炉水冷壁会出现高温腐蚀现象,会严重影响锅炉的工作效率。
因此,对于水冷壁的高温腐蚀及防护问题需要引起我们的关注。
一、高温腐蚀机理高温腐蚀是由气体和金属表面的相互作用产生的一种腐蚀现象。
在水冷壁内的金属表面,由于长时间受到高温的冲击和氧化气体的作用,容易形成铁氧化物块,而这些物块容易被秒速6厘米以下的碳酸氢根等离子穿透,并进一步加速了金属的腐蚀。
而此时的腐蚀不一定立刻显露出来,经过一段时间后,金属表面会产生小孔或者细小的裂缝,进一步泄漏出来的水分形成了水汽,又进一步滋生了其他腐蚀的因素,这样就进一步恶化了腐蚀现象,从而导致漏水的问题,如果时间长了,就会导致严重的事故。
二、预防高温腐蚀的方法1. 选择合适的材料。
在锅炉的设计时,应该选择合适的材料来抵抗高温、高压和氧化气体的腐蚀。
在现代锅炉中,通常采用高温合金、耐热合金、不锈钢等耐高温材料。
2. 控制水化学水质。
水化学水质是指在指定条件下所分布的各种物质含量的总和。
在火电厂锅炉中,优化水化学水质非常重要,特别是对硅含量、盐含量、氯化物含量等进行把控。
因为如果这些物质超出一定的浓度,对于水冷墙的腐蚀是非常不利的。
3. 控制燃料中硫和灰分含量。
在锅炉燃料中含有大量的硫和灰分会使得锅炉高温腐蚀更加严重,因此我们需要加强对燃料的质量控制。
4. 进行化学腐蚀抑制剂的注入。
目前,许多锅炉使用的抑制剂含多种有机酸,可与金属表面包络的氧化物等形成稳定的表面复合物,使得金属表面得到保护。
5. 加强锅炉维护管理。
锅炉的维护管理也是预防高温腐蚀非常重要的一环,对于锅炉水冷壁的清洗、检修和更换,需要严格按照规定进行。
只有加强锅炉维护,才能确保其高效、安全运行。
三、总结高温腐蚀是火电厂锅炉不可避免的问题之一,但我们可以通过选择合适的材料、控制水化学水质、控制燃料中硫和灰分含量、进行化学腐蚀抑制剂的注入、加强锅炉维护管理等方法来预防高温腐蚀的发生。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护随着全球经济的快速发展,能源需求也在不断增加。
火电厂作为重要的能源供应方式,其发电效率和运行安全性备受关注。
火电厂锅炉的水冷壁作为关键部件,常常会受到高温腐蚀的影响。
本文将从火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的原因、影响及防护措施等方面展开讨论。
一、高温腐蚀的原因1.1 烟气中的颗粒物在火电厂锅炉的燃烧过程中,燃料中所含的灰分和硫分等元素会被燃烧,产生大量的灰渣和烟气。
这些烟气中的颗粒物会在水冷壁表面析出,形成厚度不等的灰渣层,从而影响水冷壁的传热效果,加剧水冷壁的高温腐蚀。
1.2 烟气中的腐蚀介质燃烧过程中产生的烟气中还含有大量的酸性物质,如SO2、SO3等。
这些酸性物质会与水蒸气和氧气反应,形成酸性溶液,对水冷壁表面进行腐蚀。
1.3 金属材料本身的特性水冷壁通常采用碳钢、合金钢等金属材料制成,这些金属材料在高温、高压、腐蚀环境下容易发生相变、金属腐蚀、氧化等现象,从而导致水冷壁的高温腐蚀。
2.1 降低传热效率高温腐蚀会导致水冷壁表面形成厚度不等的腐蚀产物层,这会影响水冷壁的传热效果,降低其对热量的吸收和传递能力,从而降低锅炉的整体热效率。
2.2 缩短使用寿命水冷壁是火电厂锅炉中的重要部件,其受到高温腐蚀的影响会导致其使用寿命缩短,从而增加了锅炉的维护成本和运行风险。
2.3 安全隐患水冷壁的高温腐蚀会导致其结构强度降低,从而增加了锅炉的安全隐患。
一旦发生水冷壁破裂或漏水等问题,将直接影响锅炉的安全运行。
三、高温腐蚀的防护措施3.1 选择合适的材料针对水冷壁的高温腐蚀问题,可以选择耐高温、耐腐蚀的特种合金材料,如不锈钢、耐磨铸铁等,用于制作水冷壁,以提高其抗腐蚀能力。
3.2 加强烟气净化火电厂可以通过提高燃烧效率、减少燃料中的灰分和硫分含量,加强烟气的脱硫、除尘等净化工艺,减少烟气中的颗粒物和腐蚀介质含量,从而降低水冷壁的高温腐蚀。
3.3 表面保护涂层可以对水冷壁表面进行特种涂层处理,如热喷涂、喷焊复合涂层等,形成一层具有较强的抗腐蚀性能和耐磨性能的保护层,提高水冷壁的抗腐蚀能力。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护研究发布时间:2021-05-14T14:28:06.343Z 来源:《中国电业》2021年2月第4期作者:王要胜[导读] 现在的社会发展过程中,人们日常生产生活对于电力能源的需求越来越大,火力发电厂的供电负荷越来越重王要胜重庆大唐国际石柱发电有限责任公司重庆 409199摘要:现在的社会发展过程中,人们日常生产生活对于电力能源的需求越来越大,火力发电厂的供电负荷越来越重。
面对这样的现实状况,火电厂必须不断增加其锅炉的容量以满足不断扩大的电力生产需求。
现如今的火电厂运行生产过程中,锅炉水冷壁高温腐蚀成为普遍存在的问题,严重阻碍火电厂安全生产。
因此,火电厂要积极探索,针对高温腐蚀产生的具体原因,制定科学合理的解决措施。
关键词:火电厂;锅炉;水冷壁;高温腐蚀;解决措施引言:近几年来,随着火电厂生产需求的不断提高,锅炉作为火力发电厂的重要机组之一,它的安全性和稳定性对电力生产的影响至关重要。
现在锅炉水冷壁的温度不断提高,同时由于锅炉水冷壁管具有数量多和面积大的特点,极易引发锅炉水冷壁高温腐蚀现象,严重影响锅炉机组的安全运行,成为火力发电厂生产过程中的中主要安全隐患之一。
据统计,我国大部分火电厂都存在锅炉水冷壁高温腐蚀现象,成为阻碍火电厂安全运行重要影响因素。
因此,未来该如何针对性解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题,保障火电厂的安全有效运行,是我们需要不断努力的方向。
一、锅炉水冷壁高温腐蚀的重要影响(一)增加突发性爆管事故发生几率,影响企业效益火电厂进行电力能源供应需要通过锅炉进行煤炭的燃烧,燃烧过程中,产生的灰分会持续磨损内管的表面,逐渐削减管的厚度和强度,如果再受到高温的冲击,会增加突发性爆管事故的发生几率,为火电厂的生产运营带来极大的安全隐患。
另外,万一发生爆管事故,将会导致锅炉无法正常工作,需要安排专门的技术人员进行维修,不但会加大火电厂的运营成本,还会影响火电厂的工作效率。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉是火力发电厂的核心设备之一,其中锅炉水冷壁作为锅炉的重要零部件,承担着传热和防护的重要作用。
由于高温高压腐蚀的作用,锅炉水冷壁面临着严峻的腐蚀问题,给锅炉的安全稳定运行带来挑战。
对锅炉水冷壁的高温腐蚀及防护问题进行深入研究和探讨,对于提高锅炉设备的运行效率和安全性具有重要意义。
一、锅炉水冷壁高温腐蚀机理锅炉水冷壁在高温高压条件下,承受着燃烧产物的冲击和腐蚀作用。
引起锅炉水冷壁高温腐蚀的主要原因有以下几点:1. 高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀是指金属在高温下与氧气发生化学反应,形成氧化物。
在高温条件下,金属表面形成的氧化物薄膜很容易发生脱落,造成金属表面继续暴露在高温高压的燃烧气体中,导致金属继续氧化腐蚀。
2. 燃烧产物侵蚀燃烧产物中含有大量的酸性气体和腐蚀性物质,例如SO2、SO3、Cl2等,这些气体和腐蚀性物质会对锅炉水冷壁金属产生侵蚀作用,加速金属腐蚀的进程。
3. 热应力腐蚀锅炉水冷壁在高温高压条件下,金属材料容易受到热应力的影响,导致金属的晶粒结构发生变化,从而影响金属的力学性能和抗腐蚀性能。
以上这些因素共同作用下,导致锅炉水冷壁高温腐蚀加剧,严重影响了锅炉设备的安全稳定运行。
二、锅炉水冷壁高温腐蚀防护技术针对锅炉水冷壁高温腐蚀问题,研究人员和工程技术人员积极探索各种适用的腐蚀防护技术,提高水冷壁的抗腐蚀性能,保障锅炉设备的安全运行。
目前,主要的防护技术有以下几种:1. 金属材料的选用在设计和制造锅炉水冷壁时,应根据工作条件和使用环境选择适合的金属材料,提高金属的耐高温腐蚀性能。
一般选用的金属材料有碳钢、合金钢、不锈钢等,这些材料具有较好的耐高温腐蚀性能和机械性能。
2. 表面覆盖保护层在金属表面涂覆一层保护层,可以有效提高金属的耐腐蚀性能。
常用的表面覆盖保护层材料有镀锌、热喷涂、电镀等,这些保护层可以有效隔离燃烧产物和金属直接接触,延缓金属的氧化腐蚀过程。
电厂锅炉水冷壁管涂层抗高温硫酸盐腐蚀性能研究的开题报告一、研究背景和意义冷却壁是电厂锅炉中重要的部件之一,其负责将烟气中的热量传递给水,使水加热后产生蒸汽,为发电提供动力。
冷却壁受到高温、高压、高温差、腐蚀等多种因素的影响,其耐久性和可靠性对于发电厂的运行和经济效益都有着非常重要的影响。
在电厂锅炉中,冷却壁管道的内侧容易受到酸性物质的侵蚀,特别是硫酸盐腐蚀,其会导致深层腐蚀和金属失效,从而影响锅炉的正常运行和寿命。
因此,研究锅炉管道的涂层技术,提高管道对硫酸盐的抗腐蚀性能,对于保证锅炉的安全运行和延长其寿命具有重要意义。
二、研究内容和方法1.研究对象本次研究选取某电厂锅炉冷却壁的水冷壁管作为研究对象。
2.研究内容本次研究的内容是通过不同涂层的试验,评估其对高温硫酸盐的腐蚀抵抗力。
研究对象在加热与腐蚀液的反应过程中,进行其表面形貌和结晶状态的观察和表征。
通过对表面的分析和比较,选取最优涂层方式。
3.研究方法本次研究采用以下方法:(1)对几种涂层方法进行比较利用不同的生产工艺,在水冷壁管壁内部涂层或外部涂层硅橡胶、玻璃腰、热喷涂等多种材质。
(2)腐蚀测试在腐蚀实验中,通过在高温、酸性环境下对试件进行氢氧化钠、氯化钠、硫酸铵等腐蚀液浸泡,筛选出最优涂层方式。
(3)材料表征对腐蚀实验中的试件进行表面形貌、结晶状态等方面的观察和分析,以评估涂层的绝缘性和耐腐蚀性。
三、预期结果通过对电厂锅炉水冷壁管涂层抗高温硫酸盐腐蚀性能研究,预期结果包括以下方面:(1)评估不同涂层方式的耐腐蚀能力,筛选出最佳的涂层方式。
(2)表征最优涂层的表面形貌、结晶状态等细节特征。
(3)为电厂锅炉的管道腐蚀问题提供新的解决方案,促进电厂锅炉更加安全、稳定地运行。
四、研究进度和计划1.分阶段完成研究(1)文献调研和研究问题策略的制定;(2)涂层方法的筛选测试;(3)腐蚀测试与分析;(4)材料表征和最优涂层方法的确定。
2.制定研究计划(1)第一年:文献调研和研究问题策略的制定;(2)第二年:涂层方法的筛选测试;(3)第三年:腐蚀测试与分析;(4)第四年:材料表征和最优涂层方法的确定。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护发布时间:2021-06-25T10:41:53.970Z 来源:《中国电业》2021年3月7期作者:张吉利高志佳[导读] 火力发电厂使用可燃材料作为燃料来产生电能张吉利高志佳京能(锡林郭勒)发电有限公司内蒙古锡林浩特 026000摘要:火力发电厂使用可燃材料作为燃料来产生电能。
在燃烧过程中,热水将产生蒸汽,燃料中的化学能将转化为热能。
在蒸汽压力下,涡轮将旋转,然后将热能转换为机械能。
蒸汽轮机带动发电机旋转,最终将机械能转化为电能。
锅炉水冷壁的高温腐蚀是热电厂的普遍问题。
许多火力发电厂的锅炉水冷壁具有不同程度的高温腐蚀,这也对火力发电厂的生产安全产生一定的影响。
因此,研究水冷壁的高温腐蚀并制定有效的防护策略具有重要意义。
关键词:火力发电厂;电厂锅炉水冷壁;高温腐蚀;保护对策引言随着社会发展的进一步加快,电力需求也迅速增长,大大增加了电力行业的生产负荷。
锅炉水冷壁的高温腐蚀是热电厂的普遍问题。
许多火力发电厂的锅炉水冷壁具有不同程度的高温腐蚀,这也对火力发电厂的生产安全产生一定的影响。
本文主要论述了火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及其防护措施,阐述了水冷壁高温腐蚀的危害,类型,原理和原因,并对水的高温腐蚀提出了一些建议。
墙。
希望本文能够为解决火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀问题提供一些帮助。
1 水冷壁高温腐蚀的机理与条件在大型燃煤锅炉中,根据原因,高温腐蚀的类型主要分为硫酸盐型,氯化物型和硫化物型。
高温受热面主要为硫酸盐型,燃烧器附近的高温区为氯化物型。
硫化型是其他部分的主要水冷壁管。
一般来说,水冷壁的高温腐蚀是这三种腐蚀相互作用的结果。
2 高温对水壁腐蚀的危害 2.1 管道易发生爆裂事故在锅炉燃烧过程中,煤燃烧产生的大量灰分进入水冷壁管,割断了管壁表面,降低了管壁的厚度和强度。
一旦水冷壁受到高温的影响,它就有爆裂的高风险,从而严重降低了热电厂发电的安全性。
此外,如果发生爆管事故,必须关闭锅炉进行紧急维修,这将增加火力发电厂的生产成本,并对火力发电厂的生产进度产生负面影响。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护在大型火电厂中,锅炉是发电过程中不可或缺的重要设备,也是消耗能源和排放污染物的主要源头。
在锅炉的燃烧室内,高温和高压的水蒸气会不断地对锅炉内壁材料产生腐蚀作用,使其表面变得粗糙、疏松,其耐用性和使用寿命受到影响。
锅炉水冷壁是锅炉内壁的一种重要结构,主要用于吸收锅炉内的热量,并将其传递给水。
水冷壁的材料通常采用碳钢、合金钢等材料,具有优异的抗压强度和耐高温性能。
然而在高温、高压以及水流扰动等因素的影响下,水冷壁表面易产生腐蚀、磨损等问题,对其进行有效的防护显得非常重要。
针对水冷壁高温腐蚀和防护,下面分别进行探讨。
1. 高温氧化腐蚀高温氧化腐蚀是锅炉水冷壁遭受最严重的腐蚀形式之一,主要是由于高温下金属表面与氧气的反应导致的。
在高温、高氧气环境中,金属表面的氧化物产生分解,同时还可能受到高温气体、水蒸气等环境的腐蚀作用。
2. 熔蚀腐蚀熔蚀腐蚀是由于高温气体和液态碱性物质腐蚀金属表面导致的。
这种形式的腐蚀通常发生在火电厂燃料的灰渣中,灰渣含有碱性物质,容易引起水冷壁表面的腐蚀。
低温腐蚀是由水冷壁内部的硫化物、氯化物等化学物质沉积在金属表面,并加速产生化学反应导致的。
这种腐蚀方式通常发生在锅炉的低温区域,如烟道、除尘器等部分。
二、锅炉水冷壁防护措施1. 材料选择为了提高水冷壁的耐腐蚀性能,我们需要选择一种稳定且高温下具有良好耐腐蚀特性的材料。
一些金属合金材料的添加,如铬、钼、钛等,都能够增强水冷壁的耐腐蚀性能,降低腐蚀速率。
2. 表面涂层涂层是一种常用的防护方法,能够有效地降低水冷壁的腐蚀速率。
一种常用的涂层材料是氧化铝,它可以在高温条件下形成一层保护涂层,有效地抵御水冷壁表面的腐蚀。
3. 清洗和维护长期的高温和高压环境下,水冷壁会不可避免地产生一定的腐蚀和损伤。
因此,定期对水冷壁进行清洗和维护非常重要,以保持其良好状态和延长其使用寿命。
4. 设计优化锅炉水冷壁的设计也是防止腐蚀的重要手段之一。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护【摘要】本文主要围绕火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护展开研究。
在文章介绍了背景情况,阐述了研究的意义和研究目的。
接着在对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀现象进行了描述,分析了高温腐蚀的机理,并提出了各种高温腐蚀防护方法。
实验研究部分介绍了相关实验情况,然后列举了工程应用案例。
结论部分总结了高温腐蚀防护技术,展望了未来研究方向并进行了结论。
通过本文的研究,可以为火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀防护提供参考和指导,为促进锅炉设备的安全运行和延长寿命做出贡献。
【关键词】火电厂、锅炉、水冷壁、高温腐蚀、防护、机理分析、实验研究、工程应用、防护技术、未来研究方向。
1. 引言1.1 背景介绍火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀是火电厂锅炉运行中常见的问题之一,这一问题严重影响着锅炉的安全稳定运行。
随着火电厂锅炉工作压力、温度的不断提高,水冷壁处于高温高压的工作环境下,容易受到腐蚀的影响。
高温腐蚀导致水冷壁材料的损坏,降低了锅炉的使用寿命,并且可能引发严重的安全事故。
针对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀问题,各界开展了大量的研究工作,探讨其机理及防护方法。
目前对于高温腐蚀机理的认识仍然有限,防护措施也存在一定的局限性。
有必要深入研究火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀现象及防护技术,以提高锅炉的安全性和可靠性。
本文旨在系统总结火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的现象、机理、防护方法,并通过实验研究和工程应用,探讨如何有效延长水冷壁的使用寿命,提升锅炉的运行效率和安全性。
通过对高温腐蚀问题的深入研究,为火电厂锅炉的设计、运行和维护提供科学依据和技术支持。
1.2 研究意义火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀是影响锅炉安全运行和延长设备使用寿命的重要问题。
随着火电厂的发展,锅炉水冷壁高温腐蚀问题日益突出,对于解决这一问题具有重要的理论和实际意义。
深入研究火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀现象及机理可以帮助我们更好地了解高温腐蚀的发展规律,为制定相应的防护措施提供科学依据。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉水冷壁是锅炉主要部件之一,其工作环境非常苛刻,经常受到高温、高压、高速冲击、气态腐蚀、烟气侵蚀等多种因素的影响。
在长期的运行过程中,水冷壁表面容易发生高温腐蚀,严重影响了锅炉的安全运行和寿命。
加强对火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护的研究和实践是非常必要的。
1.烟气组成锅炉烟气中存在大量的水蒸气、二氧化碳、二氧化硫、氯化物等腐蚀性气体,这些气体会在水冷壁表面和管内形成腐蚀性的介质,导致水冷壁高温腐蚀。
2.金属材料锅炉水冷壁主要由碳钢、合金钢等金属材料构成,这些金属材料在高温下会与烟气中的气体发生化学反应,从而产生腐蚀。
3.高温锅炉水冷壁工作温度高,长期高温作用下,金属材料容易发生高温氧化和腐蚀现象。
4.运行条件锅炉水冷壁长期工作在高温、高压、高速冲击等恶劣条件下,易受到机械性磨损和侵蚀。
1.氧化腐蚀由于水冷壁长时间处于高温状态,金属材料与气体中的氧发生氧化反应,形成金属氧化物,导致水冷壁表面产生氧化腐蚀。
2.硫酸腐蚀锅炉烟气中含有硫氧化物,与水冷壁金属表面的氧化物反应形成硫酸,引起水冷壁的腐蚀。
1.选用合适的材料在水冷壁的材料选择上,应该选用能够抗高温、抗腐蚀的合金材料,以提高水冷壁的抗腐蚀能力。
2.表面涂层保护在水冷壁表面进行一定的表面涂层,能够有效减少水冷壁的腐蚀。
3.气相腐蚀防护在水冷壁表面和管内形成保护膜,起到减少金属与腐蚀性气体接触的作用,可以有效减少气态腐蚀。
5.监测和维护对水冷壁的腐蚀情况进行定期监测和维护,及时发现腐蚀问题并采取相应的措施修复,延长水冷壁的使用寿命。
随着锅炉使用环境的日益苛刻,高温腐蚀的防护技术也在不断改进和完善。
未来,水冷壁高温腐蚀防护将朝着以下方向发展:1.多层复合材料开发新型的多层复合材料涂层,提高水冷壁的抗腐蚀能力。
2.化学涂层技术引入新的化学涂层技术,形成更稳定、更耐高温的保护膜,增强水冷壁的抗腐蚀性能。
5.智能化维护推行智能化维护模式,建立完善的水冷壁维护体系,通过智能化技术手段,延长水冷壁的使用寿命,降低维护成本。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护锅炉是火电厂的核心设备之一,它的安全运行直接关系到电力生产。
锅炉水冷壁是锅炉的重要组成部分,在锅炉的燃烧室内承受着高温和高压的气体。
由于长时间的高温作用和强烈的热辐射,锅炉水冷壁容易受到高温腐蚀的侵蚀。
因此,对高温腐蚀现象的形成机理和防护措施进行深入研究,具有重要意义。
一、高温腐蚀的形成机理锅炉水冷壁的高温腐蚀主要是指材料在高温环境下与燃料中存在的酸性物质或氧气反应而导致的化学反应。
这些化学反应使金属表面逐渐溶解和损坏,从而导致材料结构松散和抗腐蚀性能下降。
高温腐蚀主要分为以下几种类型:(a) 氧化腐蚀:在高温下,金属表面与氧气发生反应,产生一些稳定的氧化物。
这种氧化腐蚀是水冷壁材料在高温氧化环境下的主要腐蚀方式。
(b) 硫化腐蚀:由于燃料中的硫化氢等物质的存在,水冷壁材料表面与硫气反应而产生的硫化物。
(c) 氯化镁腐蚀:燃料中的盐分含量会导致水冷壁表面与氯离子形成氯化镁,从而引起高温腐蚀。
(d) 碱金属蒸汽腐蚀:高温下蒸发的碱性金属化合物可以沉积到水冷壁表面,使金属表面产生碱等环境,进而引起高温腐蚀。
(e) 蒸汽腐蚀:在锅炉水冷壁内表面上形成的碳酸盐、硫酸盐和氯盐等化合物,受到蒸汽的影响而分解产生酸性物质,进而引起高温腐蚀。
二、防护措施为了解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题,需要采取一些有效的防护措施。
目前常用的防护方法有:(1)表面涂层防护通过在水冷壁表面涂覆一层能够承受高温高压的防护涂料来增强水冷壁的防腐蚀能力。
常见的涂层材料有耐高温的陶瓷涂层和耐腐蚀的种种金属涂层。
(2)复合材料防护通过复合材料的材料组合,形成具有防腐蚀特性的复合材料涂层。
复合材料可以大大提高水冷壁的耐高温性能和机械性能,从而有效地防止高温腐蚀。
(3)选择合适的金属材料选择具有较好的高温腐蚀抗性的金属材料是一种有效的防护方法。
如在烟气中含有大量氢氟酸或氯化物,选择镍合金作为水冷壁材料,就能够在很大程度上预防高温腐蚀。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护火电厂锅炉水冷壁是锅炉中的重要组成部分,起到了冷却炉膛墙面和保护炉膛墙面的作用。
在高温和高压的工作环境中,水冷壁很容易受到高温腐蚀的侵蚀。
研究水冷壁的高温腐蚀机理和防护措施对于提高锅炉的寿命和安全运行具有重要意义。
火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀的主要机理有以下几种:1. 灰渣侵蚀:在燃烧过程中,燃料中的硫和氧反应生成SO2和SO3,这些气体与水蒸气反应生成硫酸,形成硫酸盐,附着在水冷壁表面。
硫酸盐的生成使得水冷壁表面酸性增加,导致金属表面被侵蚀。
2. 氯化物腐蚀:含有氯的燃料或燃料添加剂被燃烧后,水冷壁表面的金属与气体中的氯发生反应,生成氯化物。
氯化物具有很强的腐蚀性,会使得水冷壁表面产生浸蚀和腐蚀。
3. 氧化侵蚀:水冷壁受到高温气体的冲刷,表面金属被氧化,形成金属氧化物。
金属氧化物会附着在水冷壁表面形成氧化皮,降低金属的抗腐蚀性能。
为了有效防护水冷壁的高温腐蚀,可以采取以下几种防护措施:1. 选择合适的材料:为了增强水冷壁的抗腐蚀能力,可以选用耐腐蚀性能好的材料,如20G、12Cr1MoV等。
这些材料具有较高的抗高温腐蚀能力,能够有效延长水冷壁的使用寿命。
2. 表面保护:通过在水冷壁表面覆盖一层具有防腐蚀功能的材料,如陶瓷涂层、热浸镀锌层等,可以减弱高温气体对水冷壁的直接腐蚀作用。
3. 进一步减少燃烧产物:通过优化燃烧工艺和选用低硫煤等低气体腐蚀性的燃料,可以减少燃烧产生的硫酸盐和氯化物,从而降低对水冷壁的腐蚀作用。
4. 妥善清除灰渣:定期清除水冷壁表面的灰渣,防止其附着形成硫酸盐和氯化物,减轻水冷壁的腐蚀。
火电厂锅炉水冷壁的高温腐蚀及其防护是一个复杂的问题,需要综合考虑材料的选择、表面保护、燃烧工艺和灰渣清除等因素。
通过采取合适的防护措施,可以有效延长水冷壁的使用寿命,提高锅炉的寿命和安全运行。
第40卷第3期2009年5月锅 炉 技 术BOIL ER T ECH NO L OGYVol.40,No.3M ay.,2009收稿日期:2006 10 26作者简介:霍平(1968 ),女,副教授,主要从事机械可靠性与表面工程研究。
文章编号: CN31 1508(2009)03 0058 04电厂锅炉水冷壁防护涂层的抗高温腐蚀性能研究霍 平1,王建平2,李 嘉2(1.河北理工大学机械工程学院,河北唐山063009; 2.中国北方发动机研究所动力中心,河北廊坊065000)关键词: 锅炉;涂层;高温腐蚀;孔隙率摘 要: 根据火电厂锅炉的运行工况,采用高温涂盐试验对高速电弧喷涂技术制备的F eCr A l 涂层和高镍铬合金涂层进行耐高温腐蚀性能试验,并通过金相显微镜、扫描电镜、X 射线衍射、能谱分析等手段对涂层在熔盐环境下腐蚀前、后的性能和腐蚀机理进行研究。
结果表明,FeCrA l 和高镍铬合金涂层均具有良好的抗高温腐蚀性能,非常适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。
中图分类号: T G 405 文献标识码: B0 前言我国的火力发电通常以煤作为主要燃料,但由于低品质的动力用煤中硫含量过高,造成火电厂锅炉 四管 受热面产生高温腐蚀、磨损,甚至锅炉管爆漏事故,导致火电厂被迫停机。
如此不仅影响电厂的生产安全,还可能造成巨大的经济损失。
目前水冷壁热腐蚀爆管在我国比较普遍[1],国外在上世纪七十年代就已开始将热喷涂技术应用于锅炉管道防腐,到九十年代,其技术已趋成熟且应用较为广泛[2-3]。
国内[4]近几年也有不少人从事了这方面的研究应用,并取得了一定成果。
本文对经高速电弧喷涂的FeCrA l 涂层抗高温熔盐腐蚀性能及腐蚀机理进行了试验研究,并与国产高镍铬合金涂层的抗高温熔盐腐蚀性能进行了比较,经试验研究表明,FeCrAl 和高镍铬合金涂层均具有良好的抗高温腐蚀性能,非常适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。
1 实验方法采用高速电弧喷涂技术制备涂层,喷涂设备为DZ ARC 400型H ig h Jet 电弧喷涂系统。
所有试样在喷涂前需经喷砂处理,选用棕刚玉22号,喷砂角度90!。
基体为20钢,分别制备高镍铬合金(N iCr)涂层和FeCrA l 涂层。
选用Philips XL30型扫描电子显微镜(SEM )观察涂层横截面显微组织形貌;Ox for d Energy 4.0型能谱仪(EDS )分析涂层横截面化学成分;OlympusPM G3金相显微镜和图像分析仪测量涂层的孔隙率。
按照GB3365-82采用带网格的镜头拍照涂层视场的金相照片,通过计算气孔所占格数得到孔隙所占面积的比例。
在NiCr 涂层和FeCrAl 涂层的高温涂盐腐蚀试验中,试样基体尺寸为50∀50∀3m m,工作涂层厚度为0.35~0.40m m,粘结底层NiAl 层的厚度约0.5m m 。
20钢作为对比材料,其试样尺寸与喷涂试样基体尺寸一致。
将重量比为8#5的Na 2SO 4+K 2SO 4饱和盐水刷涂于试样涂层表面,刷涂盐膜量达5~8m g/cm 2,盐层的组成是依据国内二十几家电厂煤粉成分分析,取其中K 2O 和Na 2O 平均值的摩尔比确定的,与锅炉管道工作环境所沉积盐相类似。
试验所用的加热炉为箱式电炉。
试验温度650∃%5∃。
通常情况下,水冷壁管外温度约为500∃,但考虑到管内壁氧化形成Fe 3O 4将降低水冷壁的热效率,引起管外壁升温。
另外,复合硫酸盐对奥氏体合金的腐蚀温度在552∃~704∃之间,在650∃附近达到最大,因此以650∃为实验温度,增加涂层耐腐蚀实验的可靠性。
本实验不考虑还原性气体对涂层的腐蚀。
总的腐蚀时间为120h 。
热腐蚀试验过程为:喷砂&喷涂&清洗烘干&称重&敷盐&腐蚀&清洗并烘干&称重。
用TG3284A 型光电分析天平测量试样的增重,精确度为0.1mg,Philips X Pert M PD 型X 射线衍射仪用以分第3期霍平,等:电厂锅炉水冷壁防护涂层的抗高温腐蚀性能研究析涂层的相组成及涂层表面腐蚀产物的研究。
2 试验结果及分析2.1涂层微观结构图1为FeCrA l 涂层和NiCr 涂层横截面的显微组织形貌,表现为典型的层状结构特征,涂层组织致密,无粗大孔隙。
在涂层中可以清楚地看到层状颗粒的形态,扁平颗粒之间有很薄的氧化物膜和少量孔隙,FeCrA l 涂层熔融物面积大,形成的沉积层连续、规则,而NiCr 沉积层细碎。
图2为涂层横截面能谱分析结果。
2.2涂层的孔隙率涂层中存在气孔和氧化物夹渣是热喷涂层特性之一。
在腐蚀介质中,孔隙率是影响涂层耐腐蚀性的重要指标。
测量结果为FeCrA l 涂层1.842%,N iCr 涂层1.804%,比普通电弧喷涂层(10%~15%)[5]低的多,已经能与等离子喷涂层(1%~10%)[5]相媲美。
图3为FeCrA l 涂层和NiCr 涂层一个视场的金相照片,涂层深黑色无规则状物为气孔或氧化物,在这里都按孔隙计算,FeCrAl 涂层的孔隙率为1.66%,NiCr 涂层的孔隙率为1.52%。
图3 FeCr Al 涂层和N iCr 涂层孔隙率金相照片59锅 炉 技 术 第40卷2.2涂层抗高温腐蚀性能高温腐蚀试验中,分别测量了FeCrAl 涂层、NiCr 涂层和20钢650∃下的耐腐蚀性,腐蚀动力学曲线如图4所示。
可以看出,3组试样均随腐蚀时间的增加腐蚀增重逐渐增大,其中,Fe CrA l 涂层和NiCr 涂层的耐腐蚀性能明显优于20钢,而NiCr 涂层的耐腐蚀性能优于FeCrA l 涂层。
试验30h 后20钢出现严重的层状剥落,可以观察到20钢基体按照腐蚀深浅程度的不同呈现层状变化,出现松脆现象。
腐蚀产物为红色和黑色,经X 射线衍射分析,红色产物为Fe 2O 3,黑色产物为Fe 2O 3、Fe 3O 4和Fe 。
对于FeCrA l 涂层和NiCr 涂层,开始时腐蚀增重较快,动力学曲线呈抛物线。
约40h 后其增重速度逐渐减慢,其动力学曲线变得比较平缓,腐蚀速度明显降低。
这说明FeCrA l 涂层和高铬镍合金涂层具有良好的抗高温硫酸盐腐蚀性能。
图4 20钢、F eCr A l 涂层、N iCr 涂层650∃下腐蚀动力学曲线对于FeCrAl 涂层和NiCr 涂层,腐蚀前后相比,涂层颗粒较为细碎,涂层中黑色部分增多。
根据涂层表面腐蚀前后的X 射线衍射分析结果(图5和图6),NiCr 涂层原始涂层表面物相为镍基固溶体、Cr 2O 3和NiCr 2O 4([图5(a)],腐蚀后涂层表面生成了FeCrAl 涂层、Ni 和Cr 的氧化物以及具有尖晶石结构的镍铬氧化物,包括NiCr 2O 4、NiO 、Cr 2O 3等相[图5(b)]。
另外在衍射谱中还反映出金属Ni,这说明涂层表面的氧化层厚度较小,X 射线可以穿透氧化层,进而反映出涂层内部未氧化部分的相组成。
FeCrAl 原始涂层相为铁基固溶体和少量Fe 2O 3[图6(a)],腐蚀后涂层相为铁基固溶体和疏松的Fe 2O 3[图6(b)],在图谱中还观察到AlFe 的衍射峰,表明涂层表面Fe 2O 3氧化层疏松或厚度较小,X 射线可以穿透氧化层,所以能反映出AlFe 铁基固溶体。
结合SEM 及能谱分析结果,认为NiCr 涂层由于铬的优化氧化,形成Cr 2O 3或尖晶石型氧化物,阻挡液相溶体腐蚀介质进入涂层基体,使热腐蚀难以发展。
涂层含铬量越高,优先氧化形成的氧化膜越致密、完整,涂层抗腐蚀性能越好。
FeCrAl 涂层则发生了低温热腐蚀,表面形成了Na 2SO 4+Na 2O 的低熔点共晶溶体,使在氧离子活度高的氧化物/熔体一侧的Fe 2O 3溶解,然后又在溶体/气体界面上沉积出来,形成疏松的Fe 2O 3,发生较严重的热腐蚀,使涂层防腐蚀性能相对NiCr 涂层要差一些,但比20钢要好得多。
FeCrAl 涂层具有抗硫酸盐腐蚀的主要原因是Cr 元素,其化学性质较Fe 活泼,与氧形成Cr 2O 3钝化膜,具有致密的结构,从而具有良好的抗硫腐蚀能力。
图5 N iCr 涂层表面腐蚀前、后的X 射线衍射图谱60第3期霍平,等:电厂锅炉水冷壁防护涂层的抗高温腐蚀性能研究图6 FeCr Al 涂层表面腐蚀前、后的X 射线衍射图谱3 结 论(1)高速电弧喷涂层的显微组织致密,孔隙率远比普通电弧喷涂层低,甚至可与等离子喷涂层相媲美,提高了涂层抗腐蚀性能。
(2)FeCrAl 涂层的抗腐蚀性能比NiCr 涂层稍差一些,但比20钢好得多,是一种经济有效的火电厂锅炉管防护涂层。
(3)高速电弧喷涂NiCr 层具有优良的抗高温腐蚀性能是由于铬的优先氧化,形成Cr 2O 3或尖晶石型氧化物,阻碍液相熔体腐蚀介质进入涂层基体,将热腐蚀限制在平面内发展,难以向涂层纵深发展。
而FeCrAl 涂层由于在涂层表面形成较疏松的Fe 2O 3,故热腐蚀较N iCr 层要严重一些。
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