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垃圾焚烧炉管壁表面防护技术 宏利环保细述

发布时间:[2018-6-1 11:13:02]

垃圾焚烧炉管壁表面防护技术 
   1.陶瓷贴片

    高SiC或Al2O3 含量的陶瓷片,具有非常好的高温性能,化学性质稳定,是用于热腐蚀防护的理想材料。将其排布安装于热交换管壁的向火面,可以有效抵御高温燃气的热腐蚀和冲蚀磨损,从而延长管材的使用寿命。但是,陶瓷材料固有的脆性本质,以及腐蚀环境的复杂性,使得陶瓷贴片在应用中对材料组分设计、制备工艺、产品形态及安装方式等均有极为严格的要求,其实际性能表现和使用寿命也存在着较大的不可预测性,一旦个别贴片开裂或剥落则会导致整体防护层的快速失效。此外,陶瓷材料热导率较低,阻隔了热能的有效传导,也降低了能源转化效率;同时,阻碍传热会导致炉内气体温度的升高,从而加剧气体通路上其它构件的热腐蚀。因此,该技术并未得到大范围的实际推广应用。


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2 堆焊

    采用堆焊技术在管壁表面制备耐热腐蚀的熔敷层是较为有效的技术手段之一,其中,应用为成熟的是堆焊Inconel 625 合金、C-276M、HC-2000等 。相比于热喷涂涂层和陶瓷贴片等技术,堆焊熔覆层可以与基材形成牢固的冶金结合,组织较均匀,厚度可达几厘米,在适当使用条件下其性能稳定性和持久防护效果具有明显的优势。然而,实际施工时对焊接设备和技术的要求较高,需严格控制热输入以避免焊穿或管材变形等问题,其施工效率较低,也导致成本较高。同时,原位修复也是堆焊技术难以克服的问题,在进行二次堆焊修复时容易引起原始熔覆层组织脆化,产生裂纹并扩展至基材造成整体失效,这也造成了材料的大量浪费和使用成本的进一步提高,因此堆焊复修并不被广泛推荐使用。

     此外,研究表明 Inconel 625 合金熔覆层的性能表现与服役温度密切相关,在 400℃以下时,其抗热腐蚀性能较为优异且稳定;而当服役温度达到 400~420℃以上时,熔覆层则基本失去防护效果;若使用温度超过 540℃,熔覆层腐蚀速率甚至高达 0.2μm/h。这极大地限制了堆焊 Inconel 625 合金的应用,尤其是面对环境温度较高的过热器更是难以满足使用需求。而随着垃圾焚烧技术的不断发展,对提高能源转化效率、限制二次污染排放等需求也越来越高,进一步提高燃烧温度以及降低施工成本已成为主流趋势,因此,开发更为适宜的高性能低成本堆焊材料是该技术所面临的迫切需要解决的问题。


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    3 激光熔敷
    激光熔敷是近些年来发展极为迅速的一项表面技术,已在诸多实际工程领域得到了广泛应用。相比于堆焊技术,激光熔敷技术对母材的热影响较小,能够有效改善管材焊接变形的问题。同时,熔敷稀释率较低,可以在有限涂层厚度下实现所设计的合金成分,在降低材料使用的同时也提高了热交换效率。而激光熔敷极高的冷却速率往往能够得到晶粒极为细小均匀的熔敷层组织,有利于提高熔敷层的抗热腐蚀性能。此外,激光熔敷的施工效率高,能够显著改善工时和劳动强度。
    4 热喷涂
    热喷涂技术是材料表面工程领域中一个十分活跃的学科分支,在解决实际构件的热腐蚀问题方面具有其较为独特的技术优势,因此获得了广泛的应用。尤其是热喷涂涂层在燃煤电站锅炉“四管”上的成功应用,为同样以燃烧发电为目的的垃圾焚烧炉热交换管壁的热腐蚀防护提供了较好的借鉴思路。近些年,针对热喷涂技术和材料在垃圾焚烧炉中的研究开发及应用已成为本领域关注的热点,也被认为是解决管壁热腐蚀问题最为有效和适宜的技术手段之一。

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