熔敷防磨技术在循环流化床锅炉上的应用

2016-08-01刘永学戴玉良黄国鹰

中国设备工程 2016年1期

关键词：循环流化床水冷壁

刘永学　戴玉良　黄国鹰

（中石油新疆油田新港作业分公司，新疆　克拉玛依　834000）

·改造与更新·

熔敷防磨技术在循环流化床锅炉上的应用

刘永学戴玉良黄国鹰

（中石油新疆油田新港作业分公司，新疆克拉玛依834000）

摘要：介绍某油田推广使用循环流化床燃煤锅炉作为稠油热采注汽设备，生产的过热蒸汽用于稠油开采。该锅炉的使用降低了注汽生产成本，提高了注入油井蒸汽的干度和温度，有利于稠油的开采。为防止流化床锅炉在运行过程中出现水冷壁过度磨损和爆管，应用熔敷防磨新技术对锅炉水冷壁进行防磨处理，确保了流化床锅炉的安全平稳运行。

关键词：循环流化床；水冷壁；熔敷；防磨技术

一、概况

某油田近年来逐步推广使用循环流化床燃煤锅炉作为稠油热采注汽设备，生产的过热蒸汽用于稠油开采，该锅炉的使用不但降低了注汽生产成本，而且还提高了注入油井蒸汽的干度和温度，有利于稠油的开采。

在循环流化床锅炉中，有许多部件工作在高温、高固体颗粒不断冲刷环境下，虽然每年在停炉检修期间都采取了一些防磨损措施，但循环流化床锅炉的运行结果表明效果不明显，锅炉水冷壁的磨损仍是十分严重的。循环流化床锅炉水冷壁管受到炉膛中气固两相流的冲刷，磨损严重，是引起水冷壁管爆管的主要原因；另外，炉膛速度设计不合理、结构设计不合理、安装缺陷、制造缺陷、耐火材料垮塌、大颗粒煤粒太多、被迫采用高风速运行、分离器效率低、返料系统运行不合理、排渣不对称等问题也是引起锅炉水冷壁磨损、爆管的原因。为避免锅炉水冷壁磨损、爆管，确保锅炉设备正常运行，对锅炉水冷壁采用较为可靠的防磨新技术迫在眉睫。

二、技术简介、原理及特点

1.技术简介

熔敷技术是近年来流化床锅炉防止水冷壁磨损使用的一项新技术，利用熔敷热源将具有一定性能的材料熔敷在基体(工件)表面上，形成冶金结合的一种熔敷工艺过程。熔敷的目的是利用熔敷的方法在工件表面获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层。

2.原理

等离子弧熔滴熔敷技术是以被熔敷工件为阳极（阳极接地），以金属熔丝为阴极，利用阳极和阴极之间产生的等离子弧作为热源，将阴极（金属熔丝）融化，产生金属熔滴，再通过智能机械诱导机构（熔敷机器人）的甩滴功能将熔融的金属熔滴甩附在被熔敷工件上的一种熔敷技术。其工作过程如图1所示。

图1

3.特点

分布式变流熔敷系统、粉心合金熔丝熔敷水冷壁合金防腐装置系统及方法，具体的工艺过程为通过高压电弧产生的热量将合金熔丝融化形成熔滴，再经过高速脉冲甩滴机构将熔滴甩到工件表面，从而形成金属冶金结合的熔敷过程。由于工件是三维立体结构，因此熔敷过程采用全自动机器人熔敷机来实现，熔敷过程为激光扫描工件表面，计算机合成工件表面立体图形，自动计算和分析施工顺序和熔枪定位，熔敷施工，周而复始的重复上述步骤直到熔敷区域施工完毕，整个过程为“3D”表面金属填充打印技术。

该防腐技术为主动防腐型技术，即在锅炉炉膛的过渡区采用全屏曲面熔敷的方式熔敷上一层合金材质，一般以不锈钢类为主，尤以Incone625为最佳，厚度根据防腐要求，一遍熔敷厚度在1.0～1.5mm之间，目前国外气化炉也主要采用这种材质对气化炉进行防腐。其具有如下特点。

（1）合金熔敷层表面光滑，无裂纹，无气孔，防腐持久；

（2）合金熔敷防腐层为冶金结合，结合强度高；

（3）可以根据要求调整熔敷层的厚度，以保证防腐可靠性；

（4）易在较薄、高压金属部件上进行熔敷或金属再造修补；

（5）能够产生非常好的熔敷化学反应，且为冶金结合；较低的热输入量，避免母材变形的产生；

（6）可以熔敷各种金属，且可以实现异种钢0.2 ～0.5mm的冶金熔合，包括合金药芯金属丝、不锈钢合金丝、铁丝、铝丝；

（7）很好的熔敷微观冶金结构，能够保证熔敷表面均匀致密；

（8）在冶金结合的情况下，可以很好的保留原母材和表层熔敷金属材料的原固有特性，而不发生材质成分、金属力学特性方面的变化；

（9）可以根据用户的要求或设备运行环境的要求来调整熔敷金属层的厚度，以保证所保护设备的长周期安全运行；

（10）在设备需要检修或改造时，熔敷金属层具有相同或类似材料的可焊接特性，水冷壁管改造切割后的管材对接方法为修磨出原水冷壁管金属坡口后对焊，再进行对接焊口的表面强化熔敷。