锅炉新型防磨技术应用.pdf

运行与维护 Running and Maintenance 86 今日制造与升级 2023.7新型复合陶瓷耐磨防腐材料是一种双组份、不含溶解剂的环氧树脂砂浆，由有机和无机成分组合而成的工业用重防腐涂料，用于金属和矿物基面。其附着力强、收缩性低、电性能好，具有良好的抗化学介质腐蚀能力、耐磨性和抗机械冲击特性以及阻燃特性。目前已经广泛应用在火电企业制粉、风箱叶轮、烟风管道磨损严重部位，用于缓解锅炉专业设备磨损加剧频繁泄漏问题。1 发展现状与趋势及技术应用情况火电厂制粉系统、风烟系统等的磨损主要是煤粉及烟气中灰分颗粒的碰撞和冲击磨损，主要集中在高速煤、粉尘气流磨损尤为严重的风管弯头，以及磨煤机出口、分离器进出口、一次风管弯头等部位。在制粉系统中通常在加工好的钢板上粘贴耐磨陶瓷片及烟风管道高磨损部位进行耐磨涂层施工来进行防磨加固，可有效缓解目前不良状况。工业设备防磨材料主要有氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、耐磨陶瓷涂料、ZTA 陶瓷、ARZ 陶瓷、碳化硅、高分子衬板、金属复合衬板、铸石、耐磨钢、耐磨胶泥、高铬合金衬板等复合材料。其中内衬氧化铝陶瓷及耐磨陶瓷涂料以性价比高、耐磨性高、硬度高、抗高温氧化、抗腐蚀性好、抗粉体冲刷、抗颗粒冲击和耐高低温度强等性能著称，是一种应用广泛的耐磨材料。2 主要研究内容通过加装新型复合陶瓷耐磨防腐材料可有效解决当前锅炉运行工况下存在的磨损严重问题，减少维护量及资金投入。提升发电企业的安全稳定运行和经济效益，利用新型锅炉防磨技术是提高企业效益的有效手段。新型复合陶瓷耐磨防腐材料应用部位见表1。（1）粘附力方面。新型复合陶瓷耐磨防腐材料分子链中存在固有极性羟基和醚键，使其对各种物质都具有很好的粘附力。试验证明其各种温度变化对材料涂层均有良好的附着力，耐磨陶瓷片粘接牢固、防脱性能强。（2）收缩率方面。材料和所用固化剂的反应是通过直接加成反应及树脂分子中环氧基的开环聚合反应进行的，无挥发性物质放出。固化过程中收缩率是影响实用效果的重要指标。由于收缩性产生的内应力远小于附着力，使得涂层才不剥落，又远小于涂层的内聚力，才能保证涂层不开裂。（3）电性能方面。固化后的材料涂层应具有高介电性能，需要对其耐表面漏电、耐电弧的性能及化学稳定性进行评估，从而保障耐化学介质的防腐蚀性能。（4）抗热振能力方面。温度骤变会对材料涂层本身及涂层与基面粘结产生影响，因此施工期间需避免工作温度骤变。（5）耐水性方面。抗渗透性优于同类产品。（6）耐磨性方面。防磨部位耐磨性能优良，一个检修周期内表面磨损低于0.8mm。3 新技术达到的目标（1）耐磨损。通过采用优质氧化铝刚玉陶瓷（硬度达到 HRA85以上），可大大延长设备使用寿命。（2）抗冲击。增韧陶瓷配方确保陶瓷不易破碎，独特摘要为缓解锅炉设备煤粉及灰分颗粒的碰撞和冲击磨损，在锅炉设备中应用新型防磨技术，可有效减少因高度磨损造成的泄漏，提升机组运行指标。锅炉新型防磨技术中，利用新型复合陶瓷耐磨防腐材料是最有效的防治手段。文章主要分析了新型复合陶瓷耐磨防腐材料的加装部位、技术指标等，以期为发电机组的安全稳定运行提供帮助。关键词耐磨陶瓷；防磨技术；防磨材料；锅炉设备中图分类号TM621.2 文献标志码A锅炉新型防磨技术应用李成（阜新发电有限责任公司，辽宁阜新123000）表1 新型复合陶瓷耐磨防腐材料应用部位制粉系统钢球磨煤机送粉系统风烟系统除尘排灰系统磨煤机出口管排粉机壳体空气预热器支撑杆排灰管道、阀门木块分离器排粉机叶轮空气预热器挡板风机机壳、叶轮粗粉分离器煤粉管道弯头空气预热器筒壁风阀阀板及筒壁细粉分离器测温仪保护套管引风机壳体输渣管道回粉管煤粉混合器引风机导向叶片伸缩节节流缩孔除尘管道伸缩节烟道筒壁运行与维护 Running and Maintenance 2023.7 今日制造与升级 87的球面设计以及优质的缓冲层，可抵抗大块物料冲击。（3）不堵料。自润滑陶瓷配方、独特硫化工艺，确保衬板及陶瓷表面光滑、不堵料。（4）耐酸碱。全新配方可抵抗酸碱腐蚀。（5）防脱落。粘接性能高、抗脱落、牢固性好。（6）抗振及热胀冷缩。粘胶热膨胀系数介于钢铁和陶瓷之间，可以很好地调节由于陶瓷与钢铁热膨胀不一致所带来的对陶瓷的挤压；同时粘胶中添加多种柔性纤维，最大限度地保证陶瓷在振动、频繁热胀冷缩环境下长期运行不脱落。（7）减少维护。超强的耐磨性保障设备不泄漏，检修频次大幅降低，节约成本和人工。4 主要技术指标陶瓷片主要技术指标见表2，有机粘合剂性能技术指标见表3。陶瓷片的年磨损厚度0.8；陶瓷片不会因金属基体的热胀冷缩而碎裂、掉落。防磨陶瓷使用寿命不低于3a。表2 陶瓷片主要技术指标项目名称指标莫式硬度 8.6抗压强度（MPa）800耐磨度（g）0.0009（30min 内，P=276N，n=800r/min）体积密度（g/cm3）3.6一般规格（mm）17.517.55耐温范围（）250（胶结）；600（铆钉或点焊）使用寿命3a 以上表3 有机粘合剂性能技术指标项目名称指标抗拉强度（MPa）8陶瓷-钢铁剪切强度（MPa）2.5热膨胀系数（m/mK）910-6使用温度（）3005 拟解决的问题耐磨高温陶瓷涂料防磨，材料具有耐高温、耐冲刷磨损、不易脱落、不发生裂纹以及耐酸性腐蚀等特点，衬里改造后能够延长烟风管道的使用寿命。施工总厚度20mm（3mm 以内），不影响通流面积和风道风速。耐磨陶瓷衬片（衬板）粘接牢固、耐热性能好，采用耐热强力胶粘贴在粉管、分离器、下煤管、风轮风箱等设备内壁。在350下可长期运行不老化（电绝缘性能好、抗腐蚀、无污染等各项系数都能达到国标），耐磨陶瓷衬片重量轻，其密度为3.6g/cm3，仅为钢铁的1/2，可大大减轻设备磨损，延长设备使用寿命。因此，耐磨涂料及耐磨陶瓷可有效缓解火电厂的制粉、灰渣、除尘、尾部烟道系统磨损严重问题。由于设备运行中不断地受到介质的摩擦、腐蚀、碰撞、冲击等因素的影响，系统较易发生泄漏，造成氧量增加、环境污染，增加了维修及运行成本。为此，各电厂相应地采取了不同的治漏方法。其中耐磨涂料及耐磨陶瓷片（衬板）是较为理想的治漏材料，它的耐磨性、实用性、经济性比其他耐磨材料都优越。6 研究方法及技术路线6.1 新型复合陶瓷防磨的技术要求（1）耐磨陶瓷产品性能应符合 Q/OKVL0012003 耐磨陶瓷加工标准。（2）耐磨陶瓷块应为氮化硅、氧化铝、碳化硅等耐磨材料，表面硬度不低于 HRA85。（3）耐磨陶瓷块有国家级鉴定测试报告。能适应0 750的温度变化范围；断裂韧性8MPam1/2；抗弯强度290MPa；冷压强度850MPa。体积密度3.6g/cm3。（4）使用耐高温型无机粘合剂，能承受350以上高温，并要符合无机粘合剂技术要求。6.2 陶瓷块安装技术要求（1）陶瓷片之间采用燕尾槽镶嵌法成整块，再结合焊钉和粘合剂粘贴的方式贴在设备上。（2）陶瓷安装应紧贴内壁，光滑、平整、牢固、无突出部分，相邻陶瓷块之间高低位差应小于0.8mm。（3）陶瓷片与片之间不得有间隙。6.3 施工步骤（1）表面预处理。对不符合粘接要求的表面应进行处理，有凹坑部位必须先修复平整。磨损较轻的凹坑用修补剂修补平整，磨损严重的先挖补后再处理。（2）表面清理。用钢丝刷将钢板上的灰、锈刷干净，然后用砂布将钢板清扫并将灰用刷子扫去。（3）表面除锈、粗化。用砂轮机将钢板打磨至金属本色。（4）表面除油、脱脂。经打磨后，用干净砂布蘸脱脂剂擦洗干净，擦洗后应保持干净，否则，需重新清洗。（5）配胶。表面脱脂后进行配胶，配胶须在玻璃板或钢板上进行，严格按工艺比例配胶，保证二组成分完全混合均匀。当次使用尽量用完，二组未用部分不可继续使用。（6）涂胶。涂胶时刮刀应朝一个方向移动，速度不能太快，保证无漏胶、不缺胶、无气泡、不堆积，涂胶厚度运行与维护 Running and Maintenance 88 今日制造与升级 2023.7不超过0.5mm，避免空气混入，涂胶时只在瓷片与钢板接触面涂胶，钢板表面无陶瓷部分不充许粘胶，以免影响焊接效果。（7）粘贴。瓷片涂胶后即进行粘贴，粘贴时稍微移动，以排除气泡，粘贴后应适当按压，密实胶层，如缺胶，应补满，对不规则的缝隙，应用瓷片或胶填补。所贴瓷片须平整，瓷片之间无间隙。（8）胶合检查。粘贴完毕后应进行检查，粘贴后的表面应平整，无裂缝、缺胶和气泡现象，发现问题应及时排除。（9）固化。检查合格后按固化工艺固化，即室温固化48h 后。（10）焊接。焊接要在胶固化后进行，焊接时将螺母压紧，焊点要均匀饱满，不充许有漏焊和咬边。不规则部位的陶瓷防磨，陶瓷片应每一块焊接，并且要求平滑过渡。（11）检验。焊接完毕后，先用肉眼检查胶层、焊点，周围有无翘曲、剥离、脱胶、裂缝、孔洞、错位现象，再用圆木棰敲击，检查是否有气孔、离层、脱粘、漏焊等。6.4 耐磨陶瓷涂料技术要求（1）检查环境温度。施工期间，施工地点的气温须控制在5 40，如气温过低时，材料本身及施工区域则须加温至5，直到耐磨涂料涂抹完毕为止。但应避免在直接日晒或强风状况下施工，以防止耐磨涂料表面的迅速干裂。（2）焊接钢筋。先在施工面上每间隔200 300mm横向焊接8#钢筋，形成骨架，焊接钢筋时的焊点距离为200mm，对称双面焊接、焊缝长度5mm。其焊点抗拉强度平均值为420MPa，抗压强度平均值为550MPa。（3）龟 甲 网 焊 接。在 钢 筋 上 焊 接 规 格 为10mm50mm，材料为 Q235龟甲网，其焊点抗拉强度平均值为320MPa，抗压强度平均值为550MPa。龟甲网的作用是使已涂抹上的耐磨涂料不致脱落，尤其是当垂直表面或施工面朝下时，需采用未经电镀和油漆的龟甲网。（4）将新拌的陶瓷砂浆放置在砂浆板上，向上把陶瓷砂浆压龟甲网内，并进行压平，确保获得正确的厚度。（5）浇筑时及时检查陶瓷砂浆，确认砂浆压入龟甲网的后面，并且未形成气室，否则可能会引起防磨涂料的脱落。（6）施工应以较小范围开始涂抹，并紧紧压至龟甲网之下，同时在表面干掉前，应该在每次涂抹时便达到所要求之厚度。完工之后，可用镘刀将表面抹平，必要时洒些水进行润湿。（7）表面完成之后，必须立即保护表面以防止迅速干化，用专用养护液进行处理。（8）施工完毕后的耐磨陶瓷涂料尽可能达到6d 的养护期，原则上不低于3d。（9）耐磨陶瓷涂料在施工过程中及养护期内，严禁任何敲打、锤击等冲击行为。项目主要对新型复合陶瓷耐磨防腐材料在锅炉各高磨损部位的实用性及耐磨性应用进行实施及统计分析。7 达到的主要技术指标电厂的安全经济性在很大程度上取决于锅炉的安全经济性1。要提高锅炉安全经济性，就要求锅炉在运行中既要尽可能不出事故并保持长时间稳定运行，又要注意降低燃料和电力消耗。应用锅炉新型防磨技术，实现了烟道及制粉系统优化的目的。可有效降低磨损后带来的安全隐患，解决烟道内部支撑筋、烟道本体变薄等现象，保证机组安全运行。减少锅炉漏风、漏粉现象，保证文明生产的同时可提高锅炉经济运行指标。8 结束语锅炉设备是火力发电厂主要设备之一2，利用新材料，新技术，可有效解决传统设备在当前锅炉运行工况下存在的磨损严重问题，减少维护量及资金投入。提升发电企业的安全稳定运行和经济效益，故此新型锅炉防磨技术是提高企业效益的有效手段，能可靠地保证电力系统安全稳定的运行。参考文献1 金维强，涂仲光.电厂锅炉M.北京：中国电力出版社，1995.2 王加璇，姚文达.电厂热力设备及其运行M.北京：中国电力出版社，1997.作者简介李成（1974），男，辽宁兴城人，本科，工程师，主要研究方向为火电管理。