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燃煤电站锅炉水冷壁管防护涂层系统的开发与研究

王群  
【摘要】: 在火力发电行业中,燃煤锅炉管特别是300MW及以上机组的水冷壁管在燃用高硫含量煤时,易受到严重的高温腐蚀和飞灰的磨损,使管壁减薄导致爆管事故。传统的解决方法是通过更换新管来进行的,然而更换管子既费时又昂贵。采用热喷涂技术可以方便地在锅炉管道表面获得各种高性能的防腐耐磨涂层。本文结合湖北省汉川电厂的研究项目“锅炉水冷壁管防腐耐磨涂层的开发研究”进行水冷壁管新型合金和金属陶瓷复合涂层的设计和性能研究。 在喷涂工艺方面,制备管道涂层的方法主要有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等。火焰喷涂具有设备简单、使用方便、操作成本低的特点,但它的涂层结合强度低,气孔率及氧化物含量高。虽然电弧喷涂的效率高、成本低,但它仅适用于具有导电性的线材喷涂:等离子喷涂及超音速喷涂制备的涂层质量高,但等离子喷涂设备庞大,不适用于锅炉现场喷涂;超音速火焰喷涂设备昂贵、耗气量大、涂层成本高,从而限制了它的推广。本课题采用了一种新型亚音速火焰喷涂技术制备锅炉水冷壁管道涂层,其涂层不仅结合强度高、孔隙率较低,而且涂层制备的成本低,特别适用于锅炉水冷壁管的现场喷涂。 在喷涂材料方面,新型的NiCr合金和金属陶瓷复合涂层是锅炉管道涂层的一个发展方向。我们通过调整NiCr合金中Cr的含量,以及在NiCr合金中加入适量固溶强化元素Si形成新型NiCr基合金涂层材料,以及加入Cr_3C_2陶瓷形成NiCr基金属复合陶瓷涂层材料。并将由这些新的涂层材料和目前广泛使用的FeCrAl,NiCrTi以及与未加以保护的20G基体和刷涂料保护的20G在抗高温氧化、高温腐蚀、耐冲蚀磨损和热震性等方面加以比较。并对新型涂层材料防腐耐磨机理进行了探讨。 文中最后采用VB6语言计算机编程,计算了不同材料涂层对锅炉水冷壁管的传热效果及径向温度梯度的影响,同时与加装了防护瓦和未加任何防护的水冷壁管进行了比较。


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