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)性的運行；大多數(shù)設(shè)備所處的運行環(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。強度下降，機械性能下降，進而導致鍋爐爐管爆裂，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)不能正常運行甚至停止運行。

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?shù)娜肆徒?jīng)費用在解決腐蝕與磨損上。如改進水處理工藝方法、加入緩蝕劑、定期對各種管道進行清洗、采用先進的電除塵工藝、堆焊耐腐材料、涂耐磨涂料、鑲瓷磚、設(shè)置防護檔板等。是費盡了心血，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。有的措施短時間運行有一定的效果，但經(jīng)受不住長時間的運行考驗。隨著熱噴涂技術(shù)的成熟與發(fā)展，經(jīng)過反復的試驗和不斷的探索，應用熱噴涂技術(shù)可以有效的解決燃煤電廠腐蝕與磨損問題。

2、應用實例

2.1應用熱噴涂技術(shù)解決吸(引、排)風機葉輪的磨損問題

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)風機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，有些葉輪運行幾個月就被磨薄，甚至磨漏，嚴重的把葉片磨斷，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行，運行中又有顫動，而陶瓷材料屬熱的不良導體，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#機組吸風機葉輪的兩個葉片上進行了試驗，經(jīng)過4000小時的運行(在沒有電除塵的情況下)，涂層表面無任何劃痕和磨損。因此，此項目在該電廠進行了推廣使用。四臺30萬機組，八個吸風機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)的原材料加上先進工藝方法制作的防磨涂層，完全可以滿足2-3個大修期運行的需要。

應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和提高，使吸(引、排)風機葉輪的磨損問題基本得到解決。

2.2應用熱噴涂技術(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機組配套的直流鍋爐總重量達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熱器和煙道、風道重達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)備除了溫度達到500度的部分設(shè)備管道使用低合金熱強鋼外，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上，這就要引進先進的工藝技術(shù)，在更新時做好防護工作，對易腐蝕和易磨損部位有針對性采取防護措施，對局部進行改性處理，噴制專用耐磨金屬涂層，對鍋爐“四管”的防護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)合強度高達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的介質(zhì)中鈍化，在涂層表面形成Cr203保護膜，這種保護膜具有很強的再生性。一方面對腐蝕氣氛向涂層內(nèi)的侵入起到阻礙作用，達到降低腐蝕速度，確保涂層對基體的保護功能。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)電廠實際運行驗證了采用此種工藝和材料進行防護效果是十分顯著的，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)的應用在一定程度上緩解了燃煤電廠領(lǐng)導和職工的后顧之憂，以及由爆管而造成的擔驚受怕的恐懼心理。甚至有的電廠職工和班組積極向領(lǐng)導要求推廣使用此項技術(shù)，他們說，“噴上防護涂層把握”不是我們的說教使他們信服，而是先進的工藝，可靠的技術(shù)，嚴謹?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準，也是各項技術(shù)是否先進可靠性能是優(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著大慶地區(qū)冬季供暖任務(wù)，每年采暖期承擔供暖任務(wù)的職工十分緊張，電廠領(lǐng)導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)生嚴重的電偶腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、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)負責同志就會找到電廠的領(lǐng)導，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責同志找到了我們，說“你們吸風機葉輪噴涂效果很好，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)合強度高的噴涂材料，再用一種既能增加金屬涂層強度，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行要求。工藝方案通過了，經(jīng)過2003年冬季的實際運行考驗，達到了很好的效果，換熱器腐蝕泄漏問題基本上解決。

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

3、幾點體會

3.1通過燃煤電廠實際應用的情況看，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)改進上做大量的工作。再如：風扇磨，沈海熱電廠一臺風扇磨運行不到2000小時，一五零發(fā)電廠一年要修復近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，應和其它相關(guān)技術(shù)配合使用，也就是如何應用復合技術(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)解決不了的就應考慮如何應用復合技術(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，陰極保護與陽極保護的合理應用等等。

3.3應用熱噴涂技術(shù)解決腐蝕與磨損問題具有很強的靈活性、針對性和實用性。可以做到哪個部位腐蝕磨損嚴重就對哪個部位實行防護，重點部位重點防護，一般部位一般防護。如省煤船彎頭部位和迎風面腐蝕磨損嚴重，就做重點防護。涂層材料好點，涂層厚度大點。吸風機葉輪按照磨損程度相應的確定涂層的厚度。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)在燃煤電廠中應用的現(xiàn)狀，應該注重新工藝、新技術(shù)、新材料的研發(fā)及應用，不斷改進工藝水平。認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慎認真的態(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)準備工作，做到萬無一失，確保成功。