一种喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种生物质锅炉膜式水冷壁。


背景技术：

[0002]
水冷壁是锅炉的主要受热部分，用于吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量，降低炉墙温度，保护炉墙。它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。为了减少nox的排放，目前生物质锅炉均采用低氮燃烧技术，普遍出现了生物质锅炉水冷壁严重腐蚀的情况，严重影响了生物质锅炉的安全性和工作效率，降低了生物质锅炉的使用寿命。
[0003]
低氮燃烧技术主要是控制炉膛的过量空气系数，形成炉内局部还原性气氛。由于生物质燃料中含有硫和氯等元素，在还原性气氛下，炉内的硫化物和氯化物的含量会明显增加，加重对水冷壁的腐蚀，同时灰渣容易粘在管壁上，使管壁挂焦。
[0004]
目前，经过防腐处理的生物质锅炉水冷壁的防腐效果没有达到预期要求，处理后的水冷壁表面粗糙，不具备防积灰、耐磨的特性，导致水冷壁热阻增加，使用寿命短，经济性下降。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型为了解决现有生物质锅炉膜式水冷壁存在防腐和耐磨效果差，表面粗糙易积灰的问题，提供一种喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁。
[0006]
一种喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁，包括生物质锅炉膜式水冷壁的本体、喷砂涂层和陶瓷涂层；
[0007]
生物质锅炉膜式水冷壁的本体由水冷壁管和鳍片焊接而成；生物质锅炉膜式水冷壁的本体表面为喷砂涂层，厚度为0.6～0.7mm；喷砂涂层的外侧为陶瓷涂层，陶瓷涂层材料为si3n4，厚度为3～4mm。
[0008]
进一步地，所述水冷壁管选用20/gb3087圆形无缝钢管。
[0009]
进一步地，所述水冷壁管的钢管管壁厚度为4～5mm，外径为60～70mm。
[0010]
进一步地，鳍片选用的材料为q235b膜式壁钢板。
[0011]
进一步地，鳍片选用的钢板厚度为10～20mm，宽度为30～55mm。
[0012]
进一步地，具有喷砂涂层和陶瓷涂层的生物质锅炉膜式水冷壁的本体为经过打磨抛光处理的本体。
[0013]
有益效果：
[0014]
一、根据si3n4只与氢氟酸反应的特点，在生物质锅炉的膜式水冷壁的外表面喷涂si3n4陶瓷，可以减少高温烟气对其表面的腐蚀，并且具有耐磨性。
[0015]
二、根据si3n4的摩擦系数小，有自润滑性的特点，可以增加膜式水冷壁表面的光滑度，使其不容易积灰挂焦。
[0016]
三、大幅提高陶瓷涂层的防腐性和耐磨性，有效减少由于高温腐蚀和磨损造成水冷壁的减薄甚至损坏，减少机组非计划停运，提高锅炉的使用寿命。
[0017]
四、si3n4是超导热材料，可以加强水冷壁管的吸热能力，提高锅炉的热效率，使锅炉运行更加经济高效。
附图说明
[0018]
图1为喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁结构示意图。
具体实施方式
[0019]
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，
[0020]
本实施方式为一种喷涂高温耐磨防腐涂层的生物质锅炉膜式水冷壁，包括水冷壁管1、鳍片2、喷砂涂层3、陶瓷涂层4；
[0021]
生物质锅炉膜式水冷壁的本体是由水冷壁管1和鳍片2焊接而成。水冷壁管选用20/gb3087圆形无缝钢管，钢管管壁厚度为4～5mm，外径为60～70mm。鳍片选用的材料为q235b膜式壁钢板，钢板的厚度为10～20mm，宽度为30～55mm。
[0022]
焊接好的生物质锅炉膜式水冷壁本体经过打磨抛光，除去表面的锈，然后对生物质锅炉膜式水冷壁表面进行喷砂(喷砂处理的原料为白刚玉)粗化处理，形成喷砂涂层3，厚度为0.6～0.7mm。这样做的目的是为了使膜式水冷壁的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂层的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
[0023]
喷砂涂层的外侧为陶瓷涂层，防腐耐磨的陶瓷涂层材料为si3n4，陶瓷喷涂方法为等离子喷涂。具体实现过程为：在等离子喷涂设备中填装si3n4，以ar为主气，h2为辅气，ar为载流气，对喷砂粗化后的生物质锅炉膜式水冷壁表面喷涂，厚度为3～4mm，使陶瓷材料均匀覆盖在全部膜式水冷壁表面。最后将喷涂完陶瓷的膜式水冷壁置于750℃的炉中6小时，然后冷却至室温，形成陶瓷涂层4。
[0024]
本实用新型所选的喷涂材料为si3n4，其有益效果如下：
[0025]
1、耐热，在常压下，si3n4没有熔点，当温度达到1870℃左右时直接分解，可耐氧化到1400℃，实际使用达1200℃(超过1200℃力学强度会下降)。
[0026]
2、热膨胀系数小[(2.8-3.2)
×
10-6
/℃]，导热系数高，抗热震，从室温到1000℃热冲击不会开裂。
[0027]
3、摩擦系数小(0.1)，有自润滑性，(涂层的金属表面摩擦系数0.1-0.2)。
[0028]
4、化学性质稳定，耐腐蚀，除氢氟酸外不与其他无机酸反应，800℃干燥气氛下不与氧发生反应，超过800℃，开始在表面生成氧化硅膜，随着温度升高氧化硅膜逐渐变稳定，1000℃左右可与氧生成致密氧化硅膜，可保持至1400℃基本稳定。
[0029]
5、氮化硅硬度高，耐磨损，莫氏硬度仅次于金刚石、立方氮化硼、碳化硼、碳化硅，抗机械冲击。
[0030]
本实用新型采用等离子喷涂技术的有益效果如下：
[0031]
a、超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂；
[0032]
b、喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高；
[0033]
c、由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。
[0034]
由于本实用新型的生物质锅炉膜式水冷壁具有表面喷涂陶瓷材料，而且采用的高
导热防腐耐磨材料为si3n4陶瓷材料，陶瓷喷涂方法为等离子喷涂工艺。所以使得本实用新型具有以下有益效果：
[0035]
一、根据si3n4只与氢氟酸反应的特点，在生物质锅炉的膜式水冷壁的外表面喷涂si3n4陶瓷，可以减少高温烟气对其表面的腐蚀，并且具有耐磨性。
[0036]
二、根据si3n4的摩擦系数小，有自润滑性的特点，可以增加膜式水冷壁表面的光滑度，使其不容易积灰挂焦。
[0037]
三、大幅提高陶瓷涂层的防腐性和耐磨性，有效减少由于高温腐蚀和磨损造成水冷壁的减薄甚至损坏，减少机组非计划停运，提高锅炉的使用寿命。
[0038]
四、si3n4是超导热材料，可以加强水冷壁管的吸热能力，提高锅炉的热效率，使锅炉运行更加经济高效。

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