石墨烯高温耐磨防腐涂料在电站锅炉水冷壁防护上的应用

  火电厂锅炉中的“四管”,即过热器管、再热器管、省煤器管和 水冷壁管,因为受到含有硬质颗粒及腐蚀性介质的冲刷磨损和腐蚀 而导致爆管停机的问题,是电厂生产中主要隐患之一。特别是水冷壁管数量多、面积大,在燃用高硫质煤时,受到严重的高温腐蚀,严 重影响机组的安全运行。我国大部分电厂因燃用不同含硫量的煤, 均不同程度存在水冷壁高温硫腐蚀现象。

  水冷壁是锅炉的主要受热面，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周受热再传热给受热流体。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接 受锅炉炉膛的火焰的热量。 水冷管壁在锅炉内，炉管置于炉腔火焰的辐照之中，一般燃烧辐射的受热温度1000℃以上，炉管外侧承受高温、氧化、腐蚀三种材料损 耗，炉管表面高温下生成的氧化铁比较疏松。炉膛内的气流速度高达 20-50m/s，氧化铁被高速烟气冲刷掉，新暴露的金属表面再次被氧化 ，再次被冲刷，使管壁逐渐变薄，危及炉管的寿命。 水冷管壁在高温燃气的辐照下，形成一局较疏松的氧化铁。烟气中的微灰，在炉内温差力的作用下逐渐粘附在水冷管壁的氧化铁表面， 金属氧化物蒸汽(氧化钠等)凝结在上述积灰中形成水冷管壁首层沾污灰层，再与烟气中的 S02 化学反应，便形成金属的硫酸盐类，进入深一层的管壁腐蚀，使锅炉设备寿命缩短且夭折。

  钛盾科技对水冷壁管结焦渣样进行分析,发现结焦渣样中的含碳量高达1%以上, 这说明煤粉火焰在燃烧器区的燃尽度较差,未燃尽煤粉直接冲刷水冷壁。通 过对水冷壁管表面较致密的高温腐蚀垢样进行化学分析发现,垢样中含有铁 的硫化物和硫酸盐成分。因此,发生高温 腐蚀的原因是炉内空气动力工况欠佳,配风不尽合理,煤粉着火过程延迟,部 分未燃尽的煤粉冲刷水冷壁表面,在水冷壁表面的还原性气氛中,煤中硫化物 受热分解,导致管壁附近的SO2浓度增加,从而引起高温腐蚀。钛盾科技针对电站锅炉水冷壁腐蚀这一问题专门推出了一款高温石墨烯耐磨防腐涂料。涂料采用纳米分散合成技术经加工 而成，在锅炉水冷壁及高温窑炉内衬上形成致密陶瓷辐射涂层，优化锅炉、 窑炉炉膛内热能利用。 高温石墨烯耐磨防腐涂料采用过渡族元素氧化物和氧化锆、特制多晶相 互穿无机粘合剂，高温掺杂形成固溶体，既增加了材料电子的能级，提高热 能红外辐射系数，又保持了相应的耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优 异性能，提高涂层的整体强度和致密性。