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    水冷管壁高溫防腐涂料在鍋爐內抗腐蝕耐磨損

    2017-7-2 9:02:51      點擊:
    水冷壁是鍋爐的主要受熱部分,主要的熱量受熱面,它由數排鋼管組成,分布于鍋爐爐膛的四周受熱再傳熱給受熱流體。它的內部為流動的水或蒸汽,外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。 

    圖(1)現場施工的KN1000高含量陶瓷涂層

    水冷管壁在鍋爐內,爐管置于爐腔火焰的輻照之中,一般燃燒輻射的受熱溫度1000℃以上,爐管外側承受高溫、氧化、腐蝕三種材料損耗,氧化鐵比較疏松。防腐涂料人員多年的跟蹤發現,一臺670t/h的火電鍋爐,爐膛內的氣流速度高達20-50m/s,氧化鐵被高速煙氣沖刷掉,新暴露的金屬表面再次被氧化,再次被沖刷,使管壁逐漸變薄,危及管的壽命。 

    圖(2)工人在現場進行施工涂抹,涂抹均勻度沒有噴涂效果好,但結合強度更高
       水冷管壁在高溫燃氣的輻照下,形成一層較疏松的氧化鐵。煙氣中的微灰,在爐內溫差力的作用下逐漸沾附在水冷管壁的氧化鐵表面,金屬氧化物蒸汽(氧化鈉等)凝結在上述積灰中形成水冷管壁首層沾污灰層,再與煙氣中的S02化學反應,便形成金屬的硫酸鹽類,具有較低的熔點, 受熱面沾污灰層隨著其厚度的增加,熱阻增大,鍋爐熱效率下降,灰層表面溫度升高,使結垢的硫酸鹽類熔化,產生很大的粘結力,更大量網羅煙氣中飛灰,使爐管熱交換進入惡性循環狀態,這便是結渣。渣層比較疏松,煙氣中的SO2可以滲入,渣在溶化時又放出SO2侵入鋼管,反應產物K3Fe ( S04) 3和Na3Fe (S04) 3在584℃便會溶化, 再分解為硫酸鹽,進入深一層的管壁腐蝕。以至鍋爐水冷管壁年腐蝕量達1.5-2.5mm/a程度,這是至今普遍存在的嚴重問題,它使鍋爐熱效率隨時間而下降,使鍋爐設備壽命縮短且夭折。 

    圖(3)高溫陶瓷涂料施工涂抹后的爐膛
    為了解決鍋爐設備上的換熱管、換熱片、導熱管、高溫模具、裂解管、發熱器、散熱片等設備器件上,既要在高溫酸堿介質耐腐蝕還要有很好的熱量傳熱性。北京耐默公司研發人員以涂料涂層高傳導熱、紅外強熱輻射為基礎,研發出耐高溫、耐酸堿、高導熱的KN1000高含量陶瓷涂料。 
     在高溫鍋爐設備上的主要的高溫氣體腐蝕類型有:高溫氧化、硫化、氮化、碳化等;在液態環境中的高溫腐蝕有:熔鹽腐蝕和高溫液態金屬腐蝕,以及熱腐蝕、釩腐蝕等沉積鹽引起的高溫腐蝕。KN1000高含量陶瓷涂料成膜物質:KN1000耐高溫成膜溶液,該成膜溶液以硅酮樹脂、鈍化的鋁溶膠螯合而成的無機改性成膜溶液,耐溫高,耐溫可以達到750℃,完全可以耐住水冷壁耐溫,成膜性好附著力高,導熱好,克服了高分子成膜溶液導熱系數低的缺點。KN1000高含量陶瓷涂料多種組分組成的陶瓷功能填料,相互協同賦予了涂層優異的耐磨、抗熱沖擊性,可以長時間耐氣蝕液蝕摩擦和粉料摩擦。KN1000高含量陶瓷涂料能大大加大熱量的交換,提高熱能利用率和熱量散失,縮短物體加熱時間,減少熱量的累積,提高發熱體的工作效率。
      鍋爐爐管一般采用20號鍋爐鋼管,金屬表面的紅外輻 射系數(黑體系數)很低,一般才O. 1左右,反射系數很高接近0.9高溫時,因表面氧化,輻射系數約0.5,根據基 爾霍夫定律,爐管表面吸收爐膛火焰紅外輻射的吸收率也只有0.5左右,輻射熱交換效率低。如果KN1000高含量陶瓷涂料如果把爐管表面的輻射系數提高到0.9,那么爐管內的工質(如水,)和爐膛火焰的熱交換效率便可以提高8%左右,大大節能提高生產率。

    圖(4)進料口也涂抹了高含量陶瓷涂料
     假定鍋爐水冷壁水汽含量10%,硫酸含量有20ppm,那么露點的溫度根據H20和H2SO4兩項狀態,可以知道是燃燒溫度是1400℃,如果排煙溫度接近或者低于140℃,便會產生硫酸露點,附在水冷壁金屬表面,產生點腐蝕,使設備穿孔而報廢。因此,涂刷KN1000高含量陶瓷涂料涂層,較強的耐酸堿性,優異的耐磨、抗熱沖擊性通常只好把排煙溫度超過露點溫度,這便降低了鍋爐的熱效率,浪費了能源.可是,煙氣的露點并不是一個定數,它是隨煙氣中的水汽含量SO2、SO3的含量而改變的,即使提高了排煙溫度,也難以完全避免露點腐蝕的問題.因此北京耐默公司建議采取新的辦法,既保護設備不被露點腐蝕,又提高爐管熱交換的能力,還要降低排煙溫度,提高熱效率
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