哈雷釬焊板式換熱器
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                管式預熱器的小知識

                點擊:2267 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]
                管式預熱器的小知識
                     管式空氣預熱器受熱面防腐及其防磨                           
                   
                    一、概述
                    循環流化床鍋爐受熱面主要包括爐膛水冷壁、爐內受熱面(包括屏式翼形管、屏式過熱器、水平過熱器管屏)、尾部對流煙道受熱面等。受熱面的損害主要原因是由沖刷、沖擊和微動磨及流化物等腐蝕磨損造成的。
                    尾部煙道受熱面包括過熱器、省煤器和空氣預熱器,由于這些受熱面處于旋風分離器之后,就其損壞特征而言,與煤粉鍋爐沒有太大區別:尾部對流受熱面除了因煙氣飛灰濃度太高而使其磨損外,煙氣中的有害物質對其腐蝕也是使其加劇損害的重要原因。主要為S及其氧化物(SO2或SO3)。煙氣中的硫腐蝕是燃煤中的S被氧化生成SO2或SO3,三氧化硫與煙氣中的水蒸汽結合成為硫酸,含有硫酸蒸汽的煙氣露點升高。硫酸以液體形式凝結在煙道尾部受熱面,當達到一定濃度時使腐蝕速度加快。在空氣系數較低或煙氣中SO2含量增高時,遂而轉化成H2S,后者與尾部煙道的省煤器或預熱器爐管的Fe元素生成FeS,造成設備表面脫層。
                    熱腐蝕是硫化物在其露點溫度形成含S熔鹽,熔鹽呈液態,與管壁接觸,從而它是更嚴重的一種腐蝕。
                    因此,尾部煙道受熱面在腐蝕和沖蝕等多種因素共同作用下,受到嚴重危害。所以,空氣預熱器、省煤器等設備在制造和安裝前對其受熱面進行防護尤為重要。
                    二、受熱面防護方案
                    對于尾部受熱面的腐蝕與磨損可以采用多種形式,而對于其低溫腐蝕一般有下列方法:
                    1)提高排煙溫度,開熱風再循環,加暖風器提高空預器入口溫度。此法的優點是簡便易行,缺點是鍋爐效率降低。
                    2)在煙氣中加入添加劑,中和SO3,阻止硫酸蒸汽的產生。此法的優點是不降低鍋爐效率,缺點是增加運行成本,還要清除中和生成的產物。
                    3)用耐腐蝕的材料制造空預器,如采用玻璃管、搪瓷管或用陶瓷材料制作,防腐效果好,不降低鍋爐效率,但成本高,漏風系數大。
                    4)采用低氧燃燒,減少煙氣中的過剩氧,阻止和減少SO2轉變為SO3。但低氧燃燒要求鍋爐具有完善的燃燒設備和燃燒檢測儀表,技術含量較高。
                    由于循環流化床鍋爐的省煤器、管式空氣預熱器結構的特殊性,在設備制造過程中進行防護比較恰當。方案一:高溫狀態下硫和硫化物氣氛下腐蝕的防護無結露狀態下選擇超音速電弧噴涂復合涂層鐵鉻鋁+KST1號涂層外加封孔材料的方案較為合適。
                    (一)絲材性能
                    1、鐵鉻鋁合金絲材
                    鐵鉻鋁合金絲材(0Cr25A15.3Mo2)涂層材料使用溫度高(最高可達1400攝氏度),有優越的抗氧化性、抗硫性和抗滲碳性,在高溫下耐腐蝕性好,尤其適合在含有硫和硫化物氣氛中使用。
                    2、BM1號絲材
                    BM1號管狀絲材其基體材料為鎳,BM1號管內的材料成份主要為:NiCr-Cr3C2和NiCr(80/20),NiCr-Cr3C2組份是其主體,NiCr(80/20)是典型的耐熱合金,其組織是Ni與Cr的奧氏體固熔體,在高溫下具有優良的抗起皮、耐氧化性能,耐酸又耐堿。在高溫1200℃的氧化氣氛中耐氧化,工作溫度限定在980℃。在涂層系統中,它又是金屬粘合劑,保證了涂層系統的力學與熱學要求;Cr3C2是金屬型碳化物中抗氧化能力最高的一種,在空氣中只有在1100℃-1400℃才開始氧化,Cr3C2的常溫硬度和熱硬度都相當高,耐蝕性優良,是性能優異的抗高溫氧化腐蝕和沖蝕的材料。在稀硫酸中Cr3C2耐蝕性是1Cr18Ni9Ti不銹鋼的30倍,而在蒸汽中則是Co-WC合金的50倍。BM1號還含有一定數量的Al和Mo,Al在噴涂中所形成的氧化膜在涂層系統中起到良好的保護作用,它具有耐溫性和耐腐蝕性,鉬可增強涂層的結合強度與凝聚強度,是一種強化元素。利用超音速電弧噴涂BM1號粉芯管狀絲材的方法可制備高性能涂層。粉芯采用納米團聚技術,充分發揮納米粉末的特殊性能進而獲得耐腐蝕性、高硬度、超高耐磨涂層,并具有較高的結合強度和韌性。
                    (二)涂層成分及基本性能
                    基體:鎳
                    粉芯:納米團聚粉末
                    名義成分:Cr:25—30%;Ni:10—15%;B:5—6%;
                    陶瓷相:8—10%;
                    結合強度:>55Mpa
                    顯微硬度:900—1100HV0.1
                    (三)封孔材料
                    涂層表面刷涂熱硬化性樹脂系列環氧樹脂等封孔材料可以提高涂層的抗腐蝕性能、封填裂紋和孔隙,以防止氧化、保證涂層的氣密性。適用于550℃以下工業大氣、海洋大氣、江河、海水、化工介質、鋼鐵制品等條件。
                    (四)復合涂層的性能
                    1、涂層結構主要為鐵鉻鋁+BM1號材絲涂層,此兩種材料的結合可以完美地防護硫化物腐蝕及煙氣粒子沖刷。此兩種涂層的結合在噴涂時產生的化學反應有利于與基體的結合,加強了顆粒間的凝聚強度,而且,涂層內部也可以形成FeB的中間相,此中間相具有優越的耐蝕耐磨性能。同時,在涂層顆粒間與外表面形成了一層致密的氧化膜,這種氧化膜對抗硫的腐蝕至關重要。
                    2、涂層與受熱面有很高的結合強度:不會因物理或化學的作用而脫落。這種高結合強度在很大程度上是基于它放熱性元素之間的反應,使涂層與基體之間產生微冶金結合。
                    3、對基體材料有大體一致的熱膨脹系數:經測定,涂層與鍋爐管材料的熱膨脹系數非常接近,這就避免了由于熱沖等工況導致涂層因熱脹系數的差異產生應力而脫落。
                    4、涂層導熱性良好:不會給爐管的熱傳導產生不良影響。
                    5、涂層不損害基體:因為噴涂時能控制基體溫度不會超過一定界限。
                    6、涂層投入工作后,與基體不會出現有害的物質擴散,也不會產生裂紋擴延至基體。
                    7、最重要之點,在于涂層本身具有良好的抗高溫氧化及硫腐蝕性。
                    (五)工藝路線
                    1、表面清理除油、噴砂使表面達Sa3.0級
                    2、噴涂鐵鉻鋁合金涂層0.1—0.2mm
                    3、噴涂BM1號絲材0.1—0.2 mm
                    4、噴涂鐵鉻鋁合金涂層0.1—0.2 mm
                    5、噴涂BM1號絲材0.1—0.2 mm
                    最終涂層厚度達0.6—0.7 mm
                    6、表面封孔處理
                    方案二、低溫狀態結露中的硫化物等腐蝕的防護有結露狀態下選擇超音速電弧噴涂BM316L涂層外加封孔材料方案較為合適。
                    煙氣中的硫腐蝕是燃煤中的S被氧化生成SO2或SO3,在鍋爐尾部三氧化硫與煙氣中的水蒸汽結合成為硫酸,含有硫酸蒸汽的煙氣露點升高。硫酸以液體形式凝結在煙道尾部受熱面,當達到一定濃度時使腐蝕速度加快。在空氣系數較低或煙氣中SO2含量增高時,遂而轉化成H2S,后者與尾部煙道的省煤器或預熱器爐管的Fe元素生成FeS,造成設備表面脫層。此時應選用BM316L涂層進行防護最為恰當,其防腐壽命可達5-10年。
                    316L不銹鋼屬300系列Fe-Cr-Ni合金奧氏體不銹鋼,由于鉻、鎳含量高,是最耐腐蝕的不銹鋼之一,具有硬度高、耐腐蝕性能好等優點。
                    方案三、可將空氣預熱器的低溫端1—1.3米的長度鍍上一層搪瓷,只要避免碰撞,既可防腐又可防磨。經過以上方案防護后其使用壽命將大大延長,防腐、防磨效果將提高5倍左右。
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