綜述了國內外熱噴涂技術在火力發(fā)電設備防護與修復中的應用，介紹了在鍋爐“四管”、風機、汽輪機、生產與輸送煤粉設備、各種軸及室外鋼結構件的表面防護、強化與修理方面采用熱噴涂技術的優(yōu)越性在于可提高設備服役壽命和運行可靠性，并可降低生產成本，為電廠帶來可觀的經濟效益。

    1概述

    熱噴涂技術是材料表面強化、保護和尺寸恢復的新技術，是我國政府在“六五”、“七五”、“八五”連續(xù)3個五年計劃期間重點推廣的新技術。該項新技術在中國始于20世紀50年代，至70年代末初步形成我國自己的設備、材料、工藝技術完整體系，并在全國各行各業(yè)開始廣泛應用，為我國國民經濟建設作出了較大貢獻。經過最近20多年的發(fā)展，我國熱噴涂技術無論在設備、材料還是工藝技術方面均取得了長足的進步，目前不僅可以生產世界上最先進的爆炸噴涂、超音速火焰噴涂、大功率等離子噴涂等熱噴涂設備，也可向用戶供應門類齊全、品種配套、性能可與國外產品媲美的各種先進的熱噴涂材料，經過數(shù)十年鍛煉的技術隊伍使得該項技術的應用更加成熟和可靠。據不完全統(tǒng)計，我國僅在“八五”計劃期間推廣熱噴涂技術就取得了直接經濟效益35億元。

    我國電站鍋爐和工業(yè)鍋爐以燃煤為主。據統(tǒng)計，1998年我國由煤生產電力的份額為75%。而動力用煤質量偏劣，含灰量和含硫量均較高，這就使燃煤電廠和工業(yè)鍋爐的煤粉生產系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)及鍋爐“四管”（即水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管）容易受到磨損和腐蝕，造成設備損壞并可能導致事故發(fā)生；電廠的引風機、汽缸等有高速流體通過的設備表面，也因磨損、汽蝕等原因而可能發(fā)生失效，造成重大損失；許多運轉部件（如各種軸類），也因常發(fā)生機械性磨損而報廢。此外，電廠的送變電設施，各種鋼結構常因處于露天環(huán)境而遭受嚴重的工業(yè)大氣腐蝕。凡此種種，均可采用熱噴涂技術來進行防護、強化而大大提高其使用壽命，或進行修復而恢復其可使用性，從而提高電廠的生產安全性和經濟效益。

    2熱噴涂技術在電站鍋爐“四管”上的應用

    鍋爐“四管”工作在高溫、高壓及受煙氣腐蝕、磨粒沖蝕的惡劣環(huán)境中，極易產生高溫腐蝕及磨損，使管壁減薄，一般而言，這種減薄速度約在1mm/年左右〔1〕，嚴重者可達2mm/年以上〔2〕。鍋爐“四管”減薄后的直接危害是發(fā)生泄漏爆管事故。據調查，我國火電廠100MW以上機組由于“四管”爆漏事故而造成的停機搶修時間約占整個機組非計劃停產時間的40%左右，占鍋爐設備本身非計劃停產時間的70%以上。而根據1992年我國火電事故的統(tǒng)計表明，當年鍋爐事故占全部發(fā)電事故的56%。如漢川電廠1號爐300MW發(fā)電機組1990年開始運行，其鍋爐僅1996年就發(fā)生爆管事故11起，直接經濟損失達2000萬元。由此可見，鍋爐“四管”的高溫腐蝕和磨損不僅嚴重影響鍋爐的安全運行，同時造成巨大的經濟損失，已成為鍋爐安全運行中一個亟待解決的問題。

    對鍋爐“四管”防護技術的研究，國外始于20世紀80年代初。經過數(shù)年的研究、試驗，幾個主要工業(yè)國家找到了各自認為較好的防護手段。如美國TAFA公司采用電弧噴涂45CT涂層，瑞典采用電弧噴涂KANTHALM合金，英國中央電力部采用等離子噴涂Ni-Cr合金粉，美國METCO公司則采用等離子噴涂METCO465合金粉，日本采用超音速火焰噴涂Cr3C2-NiCr合金粉，均取得了很好的效果。

    國內在鍋爐“四管”防護技術方面也進行了許多研究和嘗試。如20世紀70年代研究開發(fā)的水冷壁管熱浸滲鋁技術，80年代進行的水冷壁管噴熔Ni-W合金技術等，均取得了一定的效果。自20世紀90年代以來，逐漸找到了較理想的技術手段，如用電弧噴涂高鉻NiCr絲材。我國北方已有30多個火電廠采用熱噴涂技術來防護鍋爐“四管”，噴涂面積已達數(shù)千平方米。

    值得一提的是美國TAFA公司的45CT合金。該合金采用電弧噴涂方法，從1984年7月起到1986年9月共在世界各地30多臺鍋爐的“四管”上噴涂1200余m2,經測定，涂層的平均磨蝕損失小于0.025mm/年。因此這種材料已得到國際上的承認，被許多國家所采用。

    3熱噴涂技術在引排風機、煤粉風機上的應用

    火力發(fā)電廠燃煤鍋爐所需燃料和塵、渣的排出均通過各類風機來完成，在送風機、引風機、排粉風機和一次風機中，尤以排粉機、引風機的工作環(huán)境為惡劣。

    葉輪是風機的主要部件，在高速旋轉時將粉、塵排出。懸浮的粉、塵與葉輪葉片之間存在較高速度的相對運動，從而對葉輪產生沖刷、磨損；葉輪的工作環(huán)境還會有大量煙氣、水蒸汽，與溫度等因素共同作用，還會對葉輪產生腐蝕。我國電廠用煤含硫較高，因此煙氣中硫化合物含量也很高，使風機葉輪遭受更為嚴重的腐蝕。因此我國電廠的引風機壽命一般只2000～3000h,有些甚至只數(shù)百小時；我國排粉風機一般壽命則為4000h。

    風機的快速損壞不僅造成備件耗量加大和巨大的停機損失，也因灰粒進入葉片機翼內腔而頻頻引起強烈振動，造成風機損壞事故，直接影響鍋爐的安全生產。

    目前強化風機葉輪的主要工藝方法有堆焊、鑲塊、氧乙炔火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂及氧乙炔火焰噴熔等。堆焊法對工件熱輸入量大，葉輪變形問題難克服；鑲陶瓷塊法易產生局部脫塊，因而造成該局部磨損特別快及引起風機振動加劇；氧乙炔火焰噴涂涂層結合強度低，涂層因致密度不夠而耐磨性差。因此上述3法目前均使用很少，而電弧噴涂、等離子噴涂和氧乙炔火焰噴熔工藝是目前較好的風機葉輪強化方法，前2者產生的結合強度與致密度、耐磨性不及后者，但從熱輸入量的多少及葉輪的變形程度看，前2者又優(yōu)于后者。

    湖北青山熱電廠排粉機葉輪采用氧乙炔火焰噴熔FNi-15和FNiWC-35后，使用壽命由原來的0.5年提高到2.5年以上；香港HOPEWELL電力公司沙角B廠日本產引風機在運行6年后的大修中，亦采用氧乙炔火焰噴熔FNi-15B材料來強化，效果很好；韓城電廠、楊樹蒲電廠、豐山電廠等許多電廠的引風機葉輪、集流器、調節(jié)器等均采用氧乙炔火焰噴熔的辦法進行預保護，使運行壽命提高了3～5倍。中淮電力公司采用電弧噴涂鉻合金對徐州熱電廠、大屯電廠等的排粉機、引風機葉輪進行防護，使用壽命也在3年以上。

    4熱噴涂技術在煤粉生產、輸送系統(tǒng)中的應用

    磨煤機械和煤輸送機械受煤塊、煤粉的直接磨損，屬典型的磨粒磨損。這些易磨損部件的防護問題、用堆焊法和熱噴熔法較好。如磨煤輥目前多采用堆焊法，但輥道和輸送板等部件因堆焊易造成變形而多采用熱噴熔法，如秦嶺電廠的輸送板采用熱噴熔方法使壽命提高了5～7倍。

    5熱噴涂技術在電廠軸類工件上的應用

    電廠軸類工件一般因軸頸處磨損超差而報廢。汽輪機主軸的軸承油檔位置、發(fā)電機主軸的軸瓦部位因震動和供油問題容易產生主軸的拉槽磨損。采用熱噴涂方法對超差的軸類進行修復，不僅可以恢復其使用性能，而且因噴涂層的高耐磨性而使噴涂件的使用壽命超過新件3～5倍〔3〕，從而使電廠獲得可觀的安全和經濟效益。

    吉林熱電廠500t/h磨煤機主軸，軸長3.5m,直徑300mm,投產5年后，磨煤機隔板與主軸之間磨損嚴重而產生強烈振動，被迫停止運行。該廠采用熱噴熔辦法，花費不到1萬元即將這根價值12萬元的軸修復，且比原新軸的年磨損量小了3倍。武漢鋼電股份有限公司火電站2臺水泵軸軸承位置處單邊磨損深度在0.5mm以上，該軸長4m,每根軸2個軸承位，軸承位的尺寸為200×150mm。若換新軸不僅費用大，且制造周期長，滿足不了維修的時間要求，采用氧乙炔火焰線材噴涂方法很快便將2軸修復好，經裝機使用，效果良好。

    6熱噴涂技術在火電廠其他設備、設施上的應用

    電廠汽缸缸體與缸蓋因變形常發(fā)生蒸汽泄漏，而一旦發(fā)生蒸汽泄漏，其接合處便會加快沖蝕損壞，使汽輪機無法正常運行。國內外多數(shù)電廠目前均采用熱噴涂技術或電刷鍍技術來恢復汽缸密封面，其中熱噴涂法是恢復汽缸密封面行之有效的方法。

    電廠許多室外鋼結構件，如室外管道、送變電設施等，長期暴露在工業(yè)大氣中，日曬雨淋。傳統(tǒng)的油漆防護法和熱浸鍍鋅雖一次投資較省，但防護周期短（特別是油漆防護），涂層維護和更新頻繁，從長期防護成本角度看，反而不及長效的熱噴涂鋅、鋁涂層。熱噴涂鋅涂層的防護周期可達30年，熱噴涂鋁涂層的防護期可達50年。

    國外從20世紀20～30年代開始就將熱噴涂技術用于室外鋼結構件的長效防腐。如美國格蘭維奇市天然氣化工廠的一座鋼結構凈化裝置，在表面熱噴涂0.13mm厚的鋁涂層，投入使用30年后仍完好無損。大量的工程應用表明，熱噴涂鋅、鋁防護涂層與重防蝕涂裝、常規(guī)防蝕涂裝投資比例為3.1∶1.9∶1.2,但壽命比為10∶4∶2.9,按20年期計算，其總投資比為5∶7∶10,因此，對室外鍋結構件的防護，最理想的方案應是熱噴涂長效鋅、鋁涂層。

    7結語

    磨損和腐蝕是造成火電廠設備失效的主要原因，而熱噴涂技術恰是對付工件表面磨損與腐蝕的卓有成效的表面修復與防護、強化的新型技術。隨著熱噴涂技術在火電行業(yè)的進一步推廣應用，必將為火力發(fā)電行業(yè)帶來越來越大的安全、經濟和社會效益。