本文結(jié)合與燃煤電廠合作的經(jīng)驗，通過實例闡述了熱噴涂技術(shù)在燃煤電廠中的具體應(yīng)用情況及取得的實際效果。此文對于電力系統(tǒng)工作的科技工作者如何結(jié)合生產(chǎn)科研實際使熱噴涂技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，對于從事熱噴涂工作的科技人員如何進(jìn)一步開拓電力系統(tǒng)的市場，尋找更多更好的項目，對社會效益和企業(yè)效益的提高都具有十分有益的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：噴涂技術(shù)電廠應(yīng)用
 
1、問題的提出

眾所周知，燃煤電廠是用煤做原料，加工人們所說的二次能源。燃煤電廠的各種設(shè)備都要長時間系統(tǒng)性的運(yùn)行；大多數(shù)設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境十分惡劣，各種設(shè)備及其金屬構(gòu)件，既要在高溫度、高壓力、高載荷、高流速的條件下工作，又要經(jīng)受煙氣氧化、硫化及汽蝕的考驗，還要經(jīng)受煙氣中粉塵顆粒的沖刷和磨損，甚至個別的部位還有撞擊，用再好的材質(zhì)制做出的零部件也難以承受。久而久之，厚壁變成薄壁，平衡變成不平衡，耐壓變成不耐壓，密封變成不密封等等。強(qiáng)度下降，機(jī)械性能下降，進(jìn)而導(dǎo)致鍋爐爐管爆裂，軸裂紋，甚至折斷等故障或設(shè)備及人生事故的發(fā)生，迫使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行甚至停止運(yùn)行。

在發(fā)電廠的故障中，鍋爐故障占70以上，而在鍋爐故障中又以水冷壁管、省煤器管和過熱器管的爆裂、泄漏為主；而腐蝕和磨損又是導(dǎo)致管爆裂和泄漏的重要誘因。60年代初期統(tǒng)計資料表明，由于腐蝕與磨損引起的爆管、泄漏占鍋爐故障的40，隨著鍋爐參數(shù)的提高，比例有所提高，到80年代后期已超過60％。因此，腐蝕與磨損問題已引起所有火力發(fā)電廠尤其是燃煤電廠的極大關(guān)注。投入相當(dāng)?shù)娜肆徒?jīng)費(fèi)用在解決腐蝕與磨損上。如改進(jìn)水處理工藝方法、加入緩蝕劑、定期對各種管道進(jìn)行清洗、采用先進(jìn)的電除塵工藝、堆焊耐腐材料、涂耐磨涂料、鑲瓷磚、設(shè)置防護(hù)檔板等。是費(fèi)盡了心血，傷透了腦筋，做了大量的工作，在某種程度上緩解了腐蝕與磨損問題。但由于采取上述防護(hù)措施造成熱效率下降、設(shè)備出力不足等問題。有的措施短時間運(yùn)行有一定的效果，但經(jīng)受不住長時間的運(yùn)行考驗。隨著熱噴涂技術(shù)的成熟與發(fā)展，經(jīng)過反復(fù)的試驗和不斷的探索，應(yīng)用熱噴涂技術(shù)可以有效的解決燃煤電廠腐蝕與磨損問題。

2、應(yīng)用實例

2.1應(yīng)用熱噴涂技術(shù)解決吸(引、排)風(fēng)機(jī)葉輪的磨損問題

90年代初，除塵技術(shù)還比較落后，大多數(shù)企業(yè)采用水膜除塵，效果并不理想，煙氣中粉塵含量較大，這些固體顆粒十分堅硬且銳利，而吸(引、排)風(fēng)機(jī)葉輪從其焊接性能需要出發(fā)，通常采用16Mn、15Mnv等低碳鋼合金材料，這些材料焊接性能好，但耐磨性能差，有些葉輪運(yùn)行幾個月就被磨薄，甚至磨漏，嚴(yán)重的把葉片磨斷，有的電廠采用貼(涂)陶瓷的辦法，但由于葉輪是在較高溫度的煙氣中運(yùn)行，運(yùn)行中又有顫動，而陶瓷材料屬熱的不良導(dǎo)體，其膨脹系數(shù)與本體材料差異較大，有的在很短的時間內(nèi)就出現(xiàn)了大面積脫落現(xiàn)象，使葉輪失衡，導(dǎo)致葉輪振動量加大，有的電廠采用堆焊鐵05，由于這種材料硬度很高，又是采取的堆焊工藝，因此應(yīng)力較大，有的甚至使葉輪變形，查閱國外有關(guān)資料，最好的辦法是采取在葉輪表面上噴鍍鉬合金涂層，可以使葉輪的壽命提高4-6倍，鉬是一種稀有金屬，價格十分昂貴，技術(shù)上可行而經(jīng)濟(jì)上不合理。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我們國內(nèi)已經(jīng)研制出一種噴制耐磨涂層的專用合金材料，可以滿足葉輪防磨的需要，其主要成份是高鉻高碳加稀土。1997年8月，首次在鐵嶺發(fā)電廠2#機(jī)組吸風(fēng)機(jī)葉輪的兩個葉片上進(jìn)行了試驗，經(jīng)過4000小時的運(yùn)行(在沒有電除塵的情況下)，涂層表面無任何劃痕和磨損。因此，此項目在該電廠進(jìn)行了推廣使用。四臺30萬機(jī)組，八個吸風(fēng)機(jī)葉輪全部做了類似的防磨處理，取得了令人滿意的效果。1998年國內(nèi)又研制了含有硼元素的高硬度耐磨材料，這樣使葉輪的耐磨效果又大大的提高一步，用這兩種材料噴制的涂層具有韌性好，硬度高(表面硬度可達(dá)HRC60)，又可噴制較厚涂層(2-3mm)，葉輪葉片表面狀態(tài)的改變，“三度”(韌度、硬度、厚度)的提高完全可以使葉輪耐磨程度得到顯著的提高。材料科學(xué)發(fā)展的同時，工藝技術(shù)也有了新的發(fā)展，由原來普通電弧噴涂發(fā)展為超音速電弧噴涂，采用這種工藝方法噴制的涂層致密度高，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度都有大幅度的提高，這樣選用優(yōu)質(zhì)的原材料加上先進(jìn)工藝方法制作的防磨涂層，完全可以滿足2-3個大修期運(yùn)行的需要。

應(yīng)用此種工藝先后在遼寧鐵嶺發(fā)電廠、清河發(fā)電廠、黑龍江富拉爾基發(fā)電總廠、大慶油田熱電廠、吉林雙遼發(fā)電廠、河北一五零發(fā)電廠等單位推廣使用，都取得了十分令人滿意的效果；再加上除塵效果的改進(jìn)和提高，使吸(引、排)風(fēng)機(jī)葉輪的磨損問題基本得到解決。

2.2應(yīng)用熱噴涂技術(shù)解決鍋爐“四管”硫化腐蝕及磨損問題

鍋爐“四管”(省煤器管、水冷壁管、過熱器管、再熱器管)所處工作環(huán)境十分惡劣。因此，爆管問題時有發(fā)生，對系統(tǒng)運(yùn)行及人身安全造成極大的威脅。近年來爆管頻率呈上升趨勢，循環(huán)流化床鍋爐管爆管頻率更高，有的爐管甚至三個月的運(yùn)行都難以完成；鍋爐“四管”爆管問題亟待解決。如何解決?選用進(jìn)口或國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)耐蝕合金材料是最方便的防腐蝕、防磨損的措施，但是在火力發(fā)電廠中難以實現(xiàn)。這是由于電力設(shè)備消耗大量的金屬材料，例如，一臺與600MW機(jī)組配套的直流鍋爐總重量達(dá)10750噸，其中，承受高溫、高壓作用的部分為3060噸，鋼結(jié)構(gòu)支吊件重5300噸，與俱腐蝕和磨損作用的煙氣接觸的空氣預(yù)熱器和煙道、風(fēng)道重達(dá)2000噸，其它，鋼制設(shè)備近300噸。高壓水汽管道近1300噸，中壓管道及低壓管道(含循環(huán)水管)重3600噸，各種閥門管件重500噸，箱、罐、熱交換器等重1000噸，其鋼材用量17000噸以上。材料成本增加，將直接影響發(fā)電成本，這就勢必影響企業(yè)的利潤?；谏鲜隹紤]，除了核電站使用貴重的耐蝕材料外，火電設(shè)備除了溫度達(dá)到500度的部分設(shè)備管道使用低合金熱強(qiáng)鋼外，其它部位均使用碳素鋼。因此，電廠不能依賴大量使用昂貴的耐蝕材料抵抗介質(zhì)的侵蝕，只有靠做好防護(hù)工作來解決。

在這此設(shè)備零組件的腐蝕與磨損問題上，鍋爐“四管”的矛盾更加突出，依靠更新，抗資巨大，治不如防，必須立足做好腐蝕與磨損的防護(hù)上，這就要引進(jìn)先進(jìn)的工藝技術(shù)，在更新時做好防護(hù)工作，對易腐蝕和易磨損部位有針對性采取防護(hù)措施，對局部進(jìn)行改性處理，噴制專用耐磨金屬涂層，對鍋爐“四管”的防護(hù)最早是西柏坡電廠采用美國生產(chǎn)的一種鎳鉻合金材料，價格昂貴。根據(jù)鍋爐“四管”的防護(hù)需要，我國科研部門研究出了專用的合金材料，這種材料與國外同類產(chǎn)品相比質(zhì)量性能完全相同，價格與國外相比大幅度下降；此種材料噴制的耐磨防腐涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)40Mpa以上，在70-1400℃范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)為6.8X10—5／℃，與本體材料20#碳鋼的膨脹系數(shù)為6.5X10—5／℃十分相近，完全可以防止涂層脫落。由于其成份為高鉻高鎳，這種材料極易在氧化性較強(qiáng)的介質(zhì)中鈍化，在涂層表面形成Cr203保護(hù)膜，這種保護(hù)膜具有很強(qiáng)的再生性。一方面對腐蝕氣氛向涂層內(nèi)的侵入起到阻礙作用，達(dá)到降低腐蝕速度，確保涂層對基體的保護(hù)功能。同時還可以阻止鎳溶解形成硫化鎳，保證鎳金屬的耐蝕性能，在諸多的金屬元素中鎳具有很好的耐蝕性，且在高溫下這種合金幾乎不氧化。因此，這種材料完全可以滿足鍋爐“四管”防護(hù)的要求。

近幾年來經(jīng)大慶乙烯自備電廠、國電一五零發(fā)電廠實際運(yùn)行驗證了采用此種工藝和材料進(jìn)行防護(hù)效果是十分顯著的，降低了爆管的頻率，使鍋爐“四管”的壽命大幅度提高。熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上緩解了燃煤電廠領(lǐng)導(dǎo)和職工的后顧之憂，以及由爆管而造成的擔(dān)驚受怕的恐懼心理。甚至有的電廠職工和班組積極向領(lǐng)導(dǎo)要求推廣使用此項技術(shù)，他們說，“噴上防護(hù)涂層把握”不是我們的說教使他們信服，而是先進(jìn)的工藝，可靠的技術(shù)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕?，精心的組織而獲得的高質(zhì)量的涂層使他們信服，實踐是檢驗真理和標(biāo)準(zhǔn)，也是各項技術(shù)是否先進(jìn)可靠性能是優(yōu)是劣的試金石。

2.3采用熱噴涂技術(shù)解決管板式換熱器腐蝕泄漏問題

大慶油田自備電廠承擔(dān)著大慶地區(qū)冬季供暖任務(wù)，每年采暖期承擔(dān)供暖任務(wù)的職工十分緊張，電廠領(lǐng)導(dǎo)也因為供暖問題壓力很大。因為大慶地處我國北方，冬季氣溫低且采暖期長，而承擔(dān)供暖任務(wù)的六臺管板式換熱器由于設(shè)計上的先天不足，管板是低碳合金鋼，在直徑1．8米的管板上分布2730根φ19xl的18-8不銹鋼管，由于兩種材質(zhì)電位差較大，因此管端與管板結(jié)合部位產(chǎn)生嚴(yán)重的電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、換熱器管程走水，殼程走汽，由于腐蝕而造成泄漏，水汽混合，導(dǎo)致熱效率大幅度下降，設(shè)備出力不足，甚至使設(shè)備無法正常運(yùn)行，不得不停下來搶修。雖然工人們晝夜兼程馬不停蹄。但這種現(xiàn)象只要發(fā)生，哪怕是幾個小時也會有人反映到市政府，有關(guān)負(fù)責(zé)同志就會找到電廠的領(lǐng)導(dǎo)，供曖影響到大局。因此換熱器腐蝕泄漏問題必須想辦法解決。電廠先后找了設(shè)備生產(chǎn)制造單位，有關(guān)科研院所，得到的反饋是只有更新，換熱器腐蝕泄漏的修復(fù)確[不難度很大，泄漏點多且密集，在難度不等于不能解決，電廠檢修部和生技部的負(fù)責(zé)同志找到了我們，說“你們吸風(fēng)機(jī)葉輪噴涂效果很好，振動量減少了，壽命也延長了，幫助我們解決了一個難題?，F(xiàn)在我們又遇到一個難題，能否想辦法幫助我們解決一下，就算我們求援了”。然后把重要性和厲害關(guān)系又和我們說了一遍。因為這是一個新課題，我們確實沒有這方面的經(jīng)驗，由于電廠領(lǐng)導(dǎo)態(tài)度十分忠懇，我們就抱著試試看的心理把項目接受下來。一方面我們到國內(nèi)有關(guān)部門進(jìn)行調(diào)研，另一方面查閱有關(guān)資料，借鑒國內(nèi)外的一些作法。經(jīng)過努力，終于制訂出了一套解決問題的初步方案，即：采用熱噴涂的工藝方法，選用與基材結(jié)合強(qiáng)度高的噴涂材料，再用一種既能增加金屬涂層強(qiáng)度，又耐腐蝕，又耐較高溫度，又能起到封閉作用的特殊材料進(jìn)行封孔處理。為了慎重起見，先模擬性的制作出了一個樣件(材質(zhì)完全與換熱器相同)。經(jīng)過打壓、加溫試驗完全滿足加熱器的運(yùn)行要求。工藝方案通過了，經(jīng)過2003年冬季的實際運(yùn)行考驗，達(dá)到了很好的效果，換熱器腐蝕泄漏問題基本上解決。

除上述典型的應(yīng)用實例外，熱噴涂技術(shù)在送灰管道，給煤機(jī)分離器、煙道、汽輪機(jī)防汽蝕以及各類磨損零組件在修復(fù)、強(qiáng)化等方面都有所應(yīng)用。

3、幾點體會

3.1通過燃煤電廠實際應(yīng)用的情況看，熱噴涂技術(shù)對于解決燃煤電廠的腐蝕磨損問題是有特效的，它不能代替其它的工藝技術(shù)，但其有它自身的特點，其它的工藝技術(shù)也不能代替，本文所列舉的幾個實例僅是成功應(yīng)用的一部分。只要我們努力鉆研，不斷的探索，熱噴涂技術(shù)在燃煤電廠大有用武之地，仍有很多的腐蝕磨損問題沒有解決。如：循環(huán)流化床鍋爐爐管的腐蝕磨損問題，就目前情況看，做了防護(hù)的最多也僅僅能維持一年，如何延長其有效壽命，還需要我們從工藝方法，新材料研制以及鍋爐本身結(jié)構(gòu)改進(jìn)上做大量的工作。再如：風(fēng)扇磨，沈海熱電廠一臺風(fēng)扇磨運(yùn)行不到2000小時，一五零發(fā)電廠一年要修復(fù)近130臺。每個燃煤電廠都有一批專業(yè)隊伍來常年維修，更換打擊板等部件。如何從材質(zhì)上，工藝方法上多做些工作，熱噴涂不妨也可以大膽的試驗一下，若噴涂不行，噴焊行不行?如何延長風(fēng)扇磨的壽命，是一個實實在在的攻關(guān)課題，對燃煤電廠降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益具有重大的意義。

3.2熱噴涂技術(shù)也有其局限性，為了取得更好的的效果，應(yīng)和其它相關(guān)技術(shù)配合使用，也就是如何應(yīng)用復(fù)合技術(shù)的問題。對燃煤電廠的一些課題能用熱噴涂技術(shù)解決的就盡量用熱噴涂技術(shù)，熱噴涂技術(shù)解決不了的就應(yīng)考慮如何應(yīng)用復(fù)合技術(shù)。如：金屬材料與非金屬材料的合理組合，噴涂與噴焊工藝方法的結(jié)合，韌性好的材料與硬度高的噴涂材料的合理組合，特殊合金與普通合金涂層的合理組合，陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的合理應(yīng)用等等。

3.3應(yīng)用熱噴涂技術(shù)解決腐蝕與磨損問題具有很強(qiáng)的靈活性、針對性和實用性?？梢宰龅侥膫€部位腐蝕磨損嚴(yán)重就對哪個部位實行防護(hù)，重點部位重點防護(hù)，一般部位一般防護(hù)。如省煤船彎頭部位和迎風(fēng)面腐蝕磨損嚴(yán)重，就做重點防護(hù)。涂層材料好點，涂層厚度大點。吸風(fēng)機(jī)葉輪按照磨損程度相應(yīng)的確定涂層的厚度。并且新舊葉輪都可以做防腐防磨處理。

3.4燃煤電廠在應(yīng)用熱噴涂技術(shù)等方法解決腐蝕與磨損問題的同時，還必須重視水處理和除塵工作。只有這三方面很好的結(jié)合起來，才能更有效地解決腐蝕和磨損問題。

3.5本能滿足于熱噴涂技術(shù)在燃煤電廠中應(yīng)用的現(xiàn)狀，應(yīng)該注重新工藝、新技術(shù)、新材料的研發(fā)及應(yīng)用，不斷改進(jìn)工藝水平。認(rèn)真解決好已開展的一些課題遺留問題，使其更完善：對新出現(xiàn)的腐蝕磨損問題要采取謹(jǐn)慎認(rèn)真的態(tài)度，把原因分析透，把措施想周全。同時要切實做好方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析工作，盡量做到不失誤。尤其是對一些帶有特殊性的項目，一定要做大量試驗工作，最大限度的把風(fēng)險程度降低，實施前一定要做好充分的技術(shù)工藝與生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，做到萬無一失，確保成功。