浅析垃圾焚烧发电厂水冷壁防腐措施
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摘 要：随着垃圾热值提高，垃圾焚烧发电厂余热锅炉高温氯腐蚀一直困扰其安全稳定、经济性运行，因此解决垃圾焚烧发电厂余热锅炉高温氯腐蚀的问题已迫在眉睫。本文针对余热锅炉水冷壁表面进行堆焊、感应重熔、低温微熔、激光熔覆防腐进行分析。
关键词：高温氯腐蚀;堆焊;感应重熔;低温微熔;激光熔覆
一、研究背景及目的
垃圾焚烧发电厂高温腐蚀一直困扰其安全稳定运行，余热锅炉腐蚀机理主要是焚烧垃圾中含有Cl、S以及碱金属等元素，造成Cl、S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。尤其随着垃圾热值提高、运行参数的调整，余热锅炉高温氯腐蚀导致余热锅炉爆管发生率大大增加，此问题已尤为突出，已成为垃圾焚烧技术的研究热点[1]。本文结合垃圾焚烧发电厂余热锅炉的高温氯腐蚀问题，针对水冷壁表面进行堆焊、感应重熔、低温微熔、激光熔覆防腐进行分析。
（一）堆焊
堆焊是目前发展最成熟的余热锅炉防腐工艺。堆焊施使用CMT自动堆焊模式，堆焊的材料主要是Cr、Ni合金，堆焊厚度一般2mm左右，热影响区硬度小于250HV。堆焊采用叠层方式进行，稀释率极低Fe%一般在3%左右，最高不超过7%。堆焊表面化学成分（稀释率）要求：Cr≥20.5%、Fe≤6%、Nb≥3.2%、Mo≥8%。中温中压垃圾锅炉，使用寿命为6年左右。
堆焊的适用于400℃左右壁面温度管屏，更高壁面温度会引起腐蚀。堆焊层纹路都相当清晰，使用效果良好。关于余热炉管屏堆焊，国外许多垃圾焚烧发电厂十几年前已经应用，此项技术已经在国外的垃圾焚烧发电厂发展成熟[2]。目前国内垃圾焚烧厂大部分采用堆焊的防腐工艺，预防余热锅炉的高温腐蚀。
（二）低温微熔
低温微熔焊它是一种火焰人工喷涂技术，使用QT-E2000型熔焊枪，氧气—乙炔火焰将合金材料熔焊在工件表面，它可根据不同的工况要求选择不同的合金材料和熔焊层厚度。低温微熔焊的技术特点：防腐低温微熔焊一般选用镍铬加稀土的合金材料，：Ni≥80%、Cr4%～10%、Fe≤5%，稀有元素余量，抗腐蚀性能强[3]。熔焊层厚度一般为0.5～0.6mm，熔焊层厚度也可根据工况要求和使用寿命要求，最高可达到1.5mm。熔焊层硬度为HRC40左右，熔焊层与母体材料的结合为冶金结合，结合强度为450Mpa左右，低温微熔焊材料熔化温度为850℃左右，熔深（0.03mm）左右，使用寿命5-6年左右，熔焊层厚度增加，相应使用寿命增加。
（三）感应重熔
感应重熔是在低温微熔的基础厂进行优化，采用电重熔。管屏的变形量小，与母材的结合度更强等优点.整个流程自动喷砂、自动喷涂、自动感应重熔。
自动喷砂是密闭循环喷砂系统，具备喷砂喷丸各项标准功能，完全自动化流水线，密闭。砂料自动筛选、循环，过程无人工，质量均一、效率高。自动编程可调角度喷砂，砂料循环利用，自动输送台架系统。自动喷涂自动化集控，机器人喷涂+工件自动行进，自动步进喷涂系统+自动材料输送系统+集控热处理。自动感应重熔系统是使用高周波电感加热系统，熔后热处理系统，工件款高尺寸≤2*0.5米，长度不限，全程无人工。工件自动步进，温度速度自动监测，精确标准。
感应重熔后表面Cr≥10%，Ni≥70%，Fe<5%，感应重熔的厚度控制在0.5-1mm左右，感应重熔后的管屏适用于壁温600℃左右。经过感应重熔的材料与母材冶金结合度强，重熔层与基体结合强度是热喷涂的10倍以上，且对基体热影响区深度小，不改变基材原有组织和力学性能，工件无变形。
（四）激光熔覆
近十多年来，发达国家在大功率激光器制造、熔覆技术等方面发展迅速，激光熔覆技术正逐步取代其它诸如电弧堆焊、氩弧和等离子熔覆等传统工艺[4]。激光熔覆常用于材料表面熔覆与改性，使得材料表面具有很好的耐磨损、抗腐蚀、耐高温等性能;激光熔覆技术在制备高熔点陶瓷-金属复合材料方面具有极大的技术优势。但是国外企业在现今激光器制造领域占据极大的优势，国内激光器研制水平与国外存在较大的差距。
利用激光束反应合成的高耐磨陶瓷——金属复合材料，在三体磨损工况下耐磨性可高达高铬铸铁的5-8倍[5]。目前激光熔覆在国内主要应用在热电偶、叶轮、脱轨等设备，使用效果良好。冶金结合，可以通过激光熔覆金属材料、非金属材料、陶瓷，对材料使用范围广泛。国内的激光熔融应用在电厂受压元件的管壁，主要针对对单管应用广泛。截止目前为止，国内在成型管排上激光熔覆技术还未发展成熟。国内激光熔覆技术不管是针对单管还是锅炉管排效率都很低，一般产能为10m2/天。
二、需要注意问题
需要防腐处理的水冷壁在制造前期设计环节需要预留熔焊的收缩量，部分厂家因设计生产过程参数未达到最优，没有达到工艺设计目标，导致已产管屏节距收缩量未达到设定目标，局部存在少量超标。经过防腐措施处理过的管屏，出厂前主要针对管屏的防腐涂层厚度、Fe稀释率、合金含量、表面PT着色探伤、变形量有无超标等进行了检测。部分工艺不成熟的生产厂家制造产品因工艺温度及喷砂角度未控制好、喷射管屏的防腐层出现防腐厚度不均匀，局部较粗糙、有气孔以及咬边，PT检测表面出现网状裂纹、表面致密性差等缺点。整个生产的流水线，需要实现各操作环节和温度辅助设施精准化控制，达到更优化的工艺和参数的匹配，尽可能消除工艺过程中导致的质量缺陷，实现涂层无氧化、性能最佳，与母材结合致密性高的优点。
三、结论
综上所述，国内垃圾焚烧发电厂余热锅炉防腐技术发展已经比较成熟，堆焊技术广泛应用于中温中压参数余热锅炉，但成本相对较高，不适应高参数余热锅炉;低温微熔焊容易引起管屏变形;激光熔覆目前国内尚未发展成熟，效率比较低。感应重熔性价比相对较高，实用性强，但毕竟是新发展的防腐工艺，用户选择厂家需慎重。用户可以根据余热锅炉选型参数、防腐的经济成本、实用性等选择防腐措施。希望通过本文介绍对垃圾焚烧发电厂余热锅炉防腐发展起到一定的借鉴价值和推动作用。
参考文献：
[1]赵颖.论生活垃圾焚烧余热锅炉设计[J].能源研究与管理，2011（3）：45-47.
[2]王毅.特种设备压力容器焊接方法的选择分析[J].工程技术研究，2019，4（03）：117-118.
[3]鄭文凯，卢晓斌.410t/h循环流化床锅炉防磨技术与长周期运行研究[J].装备制造技术，2018（12）：193-199.
[4]激光重熔扫描速度对Co基础、合金堆焊层组织及耐磨性的影响[J].中国机械工程，2004（20）.
[5]姜伟，胡芳友，黄旭仁.工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响[J].表面技术，2007（04）.
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