大型火电厂输煤设备防磨与防腐问题探讨.pdf

第 2 6卷／ 2 0 0 6年第 3 期 湖南电力 经验与探讨 大型火电厂输煤设备防磨与防腐问题探讨 陆 文彬 湘潭发电有限责任公 司，湖南 湘潭 4 1 1 1 0 2 摘 要大型火电厂输煤设备的磨损、腐蚀是影响输煤设备安全可靠性的问题 。实践经 验证明，在大型火电厂的建设、运行过程中，优化工程设计 ，合理选择输煤设备，根据 不 同环境 ，采 用 不 同的 防磨 、 防腐蚀 材料和 不 同的加 施 工方 法 ，解 决大型 火电厂输 煤设 备 的磨损 、 腐蚀 问题 ，能得 到令人 满意 的效 果 。 关键 词 火 电厂 ；设备 ；防磨 ；防腐蚀 中图分类 号 T K 2 8 4 ． 3 文献标 识码 B 文章 编号 1 0 0 8 一 O 1 9 8 2 O O 6 O 3 0 0 3 7 0 4 0 引 言 2 煤对设 备腐蚀 、磨 损的机理 随 着电力 工业 的发展 ，火力发 电厂 装机 容量不 断增大 ， 输煤能 力也 从每 小 时几 十吨增 大到 几千 吨 ， 这种运 量 的突变 ，给输 煤设 备 的防磨 、防腐 增加 了 很 大压 力 ，过 去在 中 、小 型 火 电厂输煤 系统使 用 的 几种传 统 的设 备 防磨 、防腐 蚀方法 ，已经无 法满 足 大型火 电厂输 煤设 备 的需 要 ，因此 ，磨损 、腐蚀 两 大问题， 长期影响着输煤设备的安全、 可靠运行 ， 怎 样解决好这一问题 ，提高设备的使用寿命，对输煤 设备防磨 、防腐蚀问题提 出了新的课题 。 1 概 况 电厂用煤 是一种 含 多种元 素 、水份 变化 大 、杂 物面广 、 颗 粒大小 不 均、坚 硬差异 悬殊 的混合 物质 ， 煤的上述成份在输送 、储存过程中对设备均会产生 腐 蚀 、磨损等破 坏作 用 ，其损 坏 的程度 与煤 中 含对 金属有 害物 的数量 有关 ，由于上述 因素 ，设 备 的健 康 状况 ，不遵循 一般 电力 设 备那种 “ 浴 盆 ”曲线 的 规律 。在实 际运 行 中 ，正常 运行 时 间的周期 短 ，有 的设备健康状况无规律 ，常年检修不停，大小事故 不 断 。 以翻车机 系统 为例 ， 据 某 厂现场 实 际统计 ， 大 约翻卸 1 5 0个车箱 3 列火车 发生故障 1次， 平均 每次处 理时 间约 5 ． 5 h 。 为 了减少 大型 火电厂输 煤 系 统 常 出现 的磨损 、腐蚀破 坏 系统 正常运 行 的事故 发 生，必须从输煤系统改造、设备制造和安装以及新 产品 的研制 等方面 着手解 决 。 收稿 日期 2 0 0 6 0 1 1 0 2 ． 1 腐蚀 由于煤 中含有硫 和硫化 物 S 0 ， S O。 ， 在温 度 变化 的条件 下 与水发 生化学 反应 后 ，生成硫 酸和 亚 硫酸 ，当与金属 材料直 接接 触时 ，将严 重腐蚀 金属 的表 面 ，加 上输 煤 系统周 围恶劣 环境 和空气 中多 变 的湿 度 、温度 以及输 煤设 备间断 运行 的特 点 ，更 加 剧 了腐蚀 的速 度 ，严 重时造 成金 属表 面起壳 和 凹凸 不平 ， 运行中又大面积脱落， 影响设备的使用寿命 ， 如 输煤 地下 廊道 的普 通钢材 Q2 3 5 的控 制箱 屏 、除尘器等设备 ，由于腐蚀后表面脱落，2 ～3 年后 外壳壁 厚便 变得 象纸 一样薄 ，不 能再使 用 。 2 ． 2 磨损 煤在输 送 过程 中 ，由于摩擦 ，煤 中杂物 及坚 硬 体将 对输煤 设 备产生 多种磨 损 ， 常见 的有 冲击 磨损 、 低应 力磨损 、热 摩擦 磨损 、温差 变化 中的 回火磨损 等 ， 加 上设备 受到 腐蚀 ， 表 面金属 变脆 、变粗糙 ， 摩 擦系 数增 大 ，更 增加 了磨损 的速 度 。 磨损 和腐蚀 二者 交替进 行并 相互促 进 ，这是损 坏输煤设备的 2大重要原因。输煤设备受到磨损和 腐蚀损坏后 ，常造成系统的堵煤事故，堵煤事故是 输煤系统的一大灾难 ，处理起来十分麻烦 ，以出力 为 1 5 0 0 t ／ h的输 煤 系统为 例 ，如果 发生 堵煤 事故 ， 每 1 S在堵煤点的积煤达 0 ． 4 6 7 t ，堵煤 1 mi n积煤 达 2 5 t ， 要处理、 转移这些燃煤其难度可想而知。 同 时 ，堵煤后 常发 生拉 断或撕破 皮带 ，损 坏传 动设 备 的事 故等 。 3 7 ， 维普资讯 经验与探讨 湖南电力 第 2 6卷／ 2 0 0 6 年第 3 期 3 解决措施 3 ． 1 防腐措 施 3 ． 1 ． 1 设备表面的防腐 由于 输 煤设 备 在 煤 尘 飞扬 的 恶劣 环境 下 工 作 ， 如金属构架的干煤棚、皮带机钢架 、其他设备非 旋转部分 外壳 ，如斗轮机 、碎煤机、翻车机系 统等 ，设备生产厂家均按一般方法用防锈漆打底 、 普通调和漆益面的传统工艺，但 由于一般的油漆与 金属表面的附着力差 ，在硫 、粉尘以及潮湿空气的 腐蚀下易起壳脱落， 大部分设备安装 2 “3年必须重 新防腐 1次，在阴暗、潮湿的地下廊道以及埋在煤 下的一些构件，这种防腐方法根本不起作用 ，腐蚀 后破坏严重 ，无法修理，只能整体更换 ，其防腐的 周期更短 。 近年来在设备以及金属构架的防腐方面有了新 的进展 ，用 防腐 涂料代 替 旧 的油 漆方法 ，常 见 的防 腐涂料有氯黄化橡胶系列和重防腐系列 2 大类 ，二 者均属于高分子涂料 ，后者防腐性能更佳，但价格 较贵。 涂料一般也分底漆和面漆 2种 ， 每种均分甲、 乙 2组，分别在现场配制后喷 或刷涂，在常温 下 自然固化在金属表面，其防腐周期可延长到 5 ～ 1 2年 。用油漆或涂料进行表面防腐，关健在对金属 表面的清洁处 理和涂刷工艺 ，必须将 影响漆 涂 料 膜质 量 的油脂、水、焊渣、表 面锈皮 氧化 层 、飞边毛 刺 、灰尘 等异 物 清除干 净 ，必要 时金属 表面还需进行喷丸处理 ；一般涂层不少于 4层 ，保 护性涂层厚度在 1 5 0 “ - 2 0 0 m；耐磨损涂层厚度在 2 5 0“ 3 5 0 m 。 近年来输煤系统现场使用的电控屏、 柜、 箱⋯⋯ 等薄壳装置，均用不锈钢板制作，特别是地下廊道 的这些设施 ，采用不锈钢制作 ，其经济、耐用、防 腐蚀等综合效果十分明显 。 3 ． 1 ． 2 煤流接触部分的防腐 煤流接触部分主要有 落煤斗 管 、碎煤机、 滚轴筛等设备内壁 ，这部分的防腐问题 ，均和设备 防磨问题综合考虑 ，详见下节所述。 3 ． 2 防磨的措施 以前在 中小型电厂中，因输煤系统出力小 ，设 备不大， 如落煤管 斗等易磨部分常用 Q2 3 5普通 碳钢或锰钢板制造 ， 磨损后易于修补或整体更换 。 但 大型火电厂输煤系统的出力成倍增加，一个转运站 3 8 的落煤管重达几吨到十几吨，整体更换除了施工 困 难外 ，既不经济又浪费，所 以应另行考虑。 目前一 般采用 内衬耐磨材料 ，外壳体仍用 Q2 3 5普通碳钢 制作 ， 延长设备的使用寿命 。 常用的内衬材料有 复 合陶瓷材料、 超高分子聚乙稀板材 UHMW--P E 、 耐磨涂料、高锰钢、高铬铸铁 、不锈钢板、表面喷 涂等。根据不同的输煤设备 、不同的安装位置和磨 损、腐蚀的不同部位，采用不同的防磨措施 ，其选 材 原则 和 内衬工 艺分述 如下 3 ． 2 ． 1内衬防磨材料的选择原则 1 材料 须具有较高的强度、 较大的韧性、 能 耐 较大 的 冲击力 ； 2 材料本身具有耐磨、耐腐蚀特性 ； 3 材质的磨擦系数小 ， 有较好的加工性能 ， 较 小的吸水性能，内衬时工艺简单 。 3 ． 2 ． 2 常用 内衬 材料 的特性 及 内衬工 艺 1 超高分子聚乙稀板材 这是一种分子量在 1 5 0万以上的线性结构聚乙 烯，具有耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀、耐低温 一6 0 - - - 1 2 0 ℃ 、 吸振性能强 ， 吸水率低于 0 ． 0 1 ； 表 面磨 擦 系数 为 0 ． 0 7 ～ 0 ． 1 1 ，不粘煤 ，质轻 相 当于 钢的 1 ／ 8 而有弹性 ， 具有不锈钢那种越磨 与煤接 触磨 擦 越光 滑 的特性 ，是 一种 比较 理想 的 内衬 材 料 。 超高分子内衬材料与外壳联接方法有 2种 当 外壳材质为混凝土时，采用膨胀螺栓固定 ，板问纵 横缝 采用 热熔焊 接 ， 螺栓 头部采 用热熔 保 护层 ；当 外壳材质为钢时， 一般采用钻孔、 螺栓螺帽联接 。 这 2种联接方法， 均存在螺栓螺帽被磨损、 螺栓受冲击 松动而造成衬板变形、脱落等问题，一般用在煤流 速度缓慢的混凝土结构下煤斗、原煤仓 、缝隙式卸 煤槽 沟等地方较为适宜 。 超高分子聚乙稀板材的生产 ，需较高压力方能 达到一 定 的密度 分子量 达到 5 0万 以上 、密度0 ． 9 5 g ／ c m。 ，否则 就成 了普 通 的 塑料 板 而达 不 到 耐磨 、 耐腐蚀 的目的。市场上生产的厂家较多，产品质量 混乱，需选择有生产能力厂家的产品。 2 复合陶瓷 目前在市场上应用的有 2大类 f1 ．在金属的表面用钢丝 网做骨架 ， 填充 1层由 硬金属、非金属材料、高温胶结剂三者按一定 比例 组成 的混合胶联体 ，在常温下化学固化，经加温后 维普资讯 2 00 6 NO ．3 HU NAN ELECTRI C POW ER Vo 1 ． 2 6 形成坚硬的陶瓷体 ，制成后的钢一陶瓷复合体具有 耐磨、耐高温 、耐腐蚀等特性 ，这种 内衬材料和外 壳形状相同 ，结合紧密 ，使用 中不会发生开裂 、脱 落等现象 ，产品有管材、各种弯头等，主要用于输 送煤粉、干煤灰、煤碴以及风、煤粉 灰混合物 等 ； b ．以多种 硬质材 料经 高压 成型 、 高温 绕结 而成 的陶瓷片，它具有其它材料无可比拟的耐磨、耐腐 蚀特性 。耐磨抗腐蚀瓷片可以做成任意厚度、各种 型状 、多种 尺寸 根 据 内衬需 要 和不 同的颜 色 ， 用 特殊 的 复合胶 粘剂 ，象粘 贴 建筑瓷 片一样 ，拼装 粘 结在需 防磨耐腐蚀的部位 ，也可 以在耐磨抗腐蚀瓷 片生产 中预留螺孔 ，安装时采用螺栓联接。耐磨抗 腐蚀瓷片具有施工简单、耐高温、使用寿命长的特 点，一般使用在煤 粉流速度较快或温度较高的 地方 ，例如煤 粉仓进出口料斗、煤粉、煤灰 输送 管道 ，除尘 风 机的 叶片 、蜗壳 以及除 尘风 管道 和弯头等 ，耐磨抗腐蚀瓷片对水的敏感性很强 ，因 此 ，不 适 宜用在 煤 中含水 份较 高的地 方 ，否则会 引 起 堵塞 。 3 高锰钢 高锰钢是优质碳素结构钢中含锰较高的一种钢 材 ， 常用 的有 1 6 Mn ， 2 0 Mn ， 3 5 Mn ， 4 5 Mn等 ， 1 6 Mn ， 2 0 Mn代替 Q2 3 4直接用 来制 造除尘 风粉 管道 、 落煤 管 等 ，3 5 Mn ，4 5 Mn用来 做 内衬 材料 。高锰 钢 一般 焊接 性 能 比 Q2 3 5差 ，它 和普通 钢 材一样 ，有在 煤 尘 、潮 湿 环境 下易 生锈 ，表 面摩 擦 阻力增 大而 易堵 煤 ， 抗腐 蚀 能力差 等 缺点 ，目前 输煤 系统 除斗轮 机 、 碎煤 机 、翻车 机 等大型输 煤机 械 的另部件 外 ，作 为 内衬 材料 己很 少应 用 。 4 铸铁类 材 料 铸铁具有耐磨 、抗腐蚀的特性 ，在电厂输煤系 统 中用得 较多 的有 灰 口铸 铁 、 可 锻铸铁 、 球 墨铸 铁 、 合金铸铁等， 其中内衬材料以合金铸铁为主 ， 如 高 铬铸 铁 、 高 硅铸铁 、 硅铬 铸铁 等 ， 常作 为碎煤 机 、 滚 轴筛的内衬材料和部分零部件，2 O世纪 8 O年代 曾 广泛 用来作 为 煤 斗、落煤 管 的 内衬材 料 ，一般 用螺 栓与 机体 联接 ，在 实 际运 行 中由于螺 栓头 在煤 的 冲 击下易磨损、 松动而脱落 ； 铸件表面磨擦系数大， 煤 在运 动 中受阻 力大 ；内衬 铸件 较厚 ，占据 了落 煤管 的较 大 空间 ，降低 了过煤 流 的截面 积等 ，这些 因素 使输 煤 系统运 行 中常发 生堵 煤和损 坏设备 事故 。近 年来除碎煤机、滚轴筛等设备上仍用来作内衬防磨 外，在落煤管等部位己很少应用。 5 不 锈钢 不锈钢具有耐磨、抗腐蚀的特性，能满足 “ 内 衬防磨材料的选择原则”中的全部条件 ，但由于价 格昂贵，受设计规定投资比例的限制，因此 ，在输 煤系统上的应用长期未得到重视 ，随着输煤量不断 增 大 ，上述 各种 内衬材 料 ，在 实 际使用 中均存 在 不 同程度的局限性 ，人们又重新在输煤系统将不锈钢 作为耐磨、抗腐蚀的内衬材料 。用不锈钢板作 内衬 材料 最 大 的优点 是 可 以像 普通 钢 板一 样 制 作安 装 ， 可 用 较 厚 的 外 壳 Q2 3 5 、 较 薄 的 内 衬 1 Cr l 8 Ni 9 Ti 组合成耐磨 、 抗腐蚀的机体 。以输煤 系统 出力为 1 5 0 0 t ／ h的落煤 管为例 外壳 用 8 ～ 1 0 mm 厚 的普通钢 板 Q2 3 5 ， 内衬用 4 ～ 6 mm 厚的不 锈钢 板 1 C r l 8 Ni 9 Ti ，如果制 作工 艺得 当 ， 则 使用 寿命在 1 O 年 以上 ， 其 经济效 果 十分 明显 ，因此 ， 近 年 来 特别在 落煤管 斗 上 得到 了广泛 的应用 ，并 取 得 了 比较 满意 的效果 。不锈 钢 的种 类 较多 ，常用 在输煤系统上的不锈钢为 1 C r l 8 Ni 9 T i 。 不锈钢和落 煤 管 斗 外 壳 的联接方 法有 3种 a ．选 择组成 落煤 管 斗 的 4块板 ，先把 每块 同样 大小 的不 锈钢 板和外 壳钢 板 4 边 焊 接 ，然 后将 4块 已焊接板再组装焊接成方形落煤管 。这种联接 工 艺存 在较 多 的弊端 ，由于 内衬 的不锈 钢较薄 ，除 4 边 外 ， 中间 大面积 和外壳 无联 接点 固定 ， 运行 中在 煤流 的 冲击 下容 易变形 ，使 内衬表 面高 低不平 ，加 上 4 边 是 2 种 不 同材质 焊接 ，焊缝 易产 生裂纹 ，受 冲击磨损脱落而造成堵煤事故 ； b ．衬 板和外 壳采 用螺栓 联接 。在实 际运行 中 ， 螺栓头在煤的冲击下，易磨损 、松动而脱落；较密 的螺 栓头使 原本光 滑 的不 锈钢 表 面变得 粗糙而 产生 堵 煤 ； C ．上 述 2种 联接工 艺存在 的 问题 ， 使 不锈 钢 内 衬材 料 的优 点没有 得到 充分发 挥 ，为 了解 决这些 问 题 ，研制出一种以焊接代螺栓的新工艺，彻底解决 了衬 板变形 、脱 落 、堵煤 的问题 ，具 体工 艺为 如 图 1 所 示 ，落煤 管 斗 外 壳按螺 栓联 接钻 孔 1 O mm1 2 mm ，每平方 米纵 、横各 布孔 7 ～ 1 1 条 ， 内衬 不锈钢板 不 占孔 ， 内外 合并后 4边焊 接 、 在 外 壳钻孔处 塞焊 ，使外 壳和 衬板 形成 一体 ，但 仍 保持内衬不锈钢材料的表面光滑、无损 ，耐磨 、抗 39 维普资讯 经验与探讨 湖南电力 第 2 6卷／ 2 0 0 6年第 3期 内村 1 1 8 Ni 9 图1 落煤管外壳钢板组装钻孔示意图 单位 mm 冲击 ，具有运行时间越久越光滑 、永不变形、脱落 的特点 ，湘潭 电厂 2 3 0 0 MW 机组煤系统落煤管 采用这种工艺， 从 1 9 9 7年开始连续运行至今仍完好 无缺 。 4 结 论 根据不同煤种 、 不同地 区、 不同的输煤容量 ， 采 用不同的输煤工艺、合理地选择设备和布置；在设 备制造 中，正确使用防磨材料及加工制作方法 ，设 备投运后，加强防腐、防磨等措施 ，完全可以解决 大型火电厂输煤系统的磨损 、腐蚀问题。 上接 第 3 6页 化 、规 范化 ；标准 的查 询工作 更 为准确 、快捷 ；标 准文件 的有 效性控 制更 为严 密、准 确 。提 供者 可 以 针对用户实际情况 ，通过直接参与信息交流和接受 用户 咨询 ， 与标准 化业 内人 士和相关 人 员保持 经常 、 广泛的联系， 及时了解执行标准过程 中存在的问题 ， 准确把握现行标准和被替代标准。 4 培养标准信息管理人才 4 ． 1 培养复合型人才 在 信息社 会 中 ，人才 的作用 越 来越 明显 。从事 标 准 信息管 理工作 的人 员 ，要 熟悉 并能认 真执 行 国 家有关标准化工作的方针、政策和法律 、法规 ，了 解标准制、 修订等主要标准化活动的内容和过程， 掌 握电力技术标准信息工作的收集、整理、传递 、服 务的基 本技 能 ，熟 悉本 企业 的生产 、技术 、经 营 管 理现状 。因此，企业应建立信息化人才培训体系和 制度 ，对标准管理人员进行教育培训，提高他们的 标准化、信息化素质 ， 尽快培养一批既懂电力技术 、 标准管理，又懂信息技术的复合型人才 。 4 ． 2 技术 标准 的科学 管理 4 0 随着社会和科技的进步 ，标准文献管理和服务 已由传统模式过渡到现代网络化模式 。网络化管理 模式已将标准文献间接的逐层管理变为直接的实时 管理 ，这决定 了标准管理员又是标准信息员，标准 文献 管理工 作者 除 了传 统管 理方 式要 掌握 ，更要掌 握现代信息技术，熟悉标准管理软件的操作 ，高质 量建设全文标准数据库 ，提供信息查询和电子阅览 等网络化标准服务 ，开创全新的现代化管理和服务 体系。 5 结束语 综 上所 述 ，标 准管 理工 作在 企业 十分 重要 ，是 一 项 长期 、基础 、艰 巨的工 作 。它是企 业 发展与生 存的基础， 企业必须重视标准执行 ， 强化标准管理。 这项工作管理得好 ， 企业的经济效益就会得以提高， 企业的发展就会步入良性循环。 作者 简介 方勇 1 9 5 2 一 。女。湖南沅江人 ．剐研究馆员，从事标准化管 理工作． 维普资讯