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ZS-1061耐高温红外辐射涂料为什么具有防结焦功能?

发布时间:2020-03-16   点击次数:104次

北京志盛威华化工有限公司唐工对我国常用的煤粉炉各种炉型的日常应用进行了跟踪和研究,通过跟踪发现影响煤粉炉正常使用的集中在:水冷壁吹灰磨损、炉管高温腐蚀、炉管超温、换热效率受限、可燃碳排放较多等。

针对这些常用问题,志盛威华研制出ZS-1061耐高温远红外辐射涂料,通过该涂料固化后陶瓷化表面、低表面能、高红外吸收率、高红外发射率、高附着抗热振性等特性来解决煤粉炉日常使用问题。针对以上问题概述下涂料工作机理。

1.对水冷壁吹灰磨损的影响

锅炉受热面基材导热性能好,相对光洁度低,同时煤粉在锅炉中燃烧后,形成粘污性较强的灰渣,易发生积灰粘污(对流受热面)和结渣粘污(辐射受热面),粘污系数受以下因素影响:烟气流速减小,粘污系数上升;烟气温度上升,煤的燃烧产物熔化增多,灰粒烧结速度随烟温呈指数关系增加;煤的结渣性与粘污系数呈正比关系;锅炉低负荷运行扩大低温粘结灰的范围。试验表明,锅炉点火后,清洁水冷壁管表面很快形成 0.1-0.15µm 粘污层,其导热系数仅为 22.8w/m·k,受热面的吸热能力在数小时之内降低 35%-60%,炉效降低。为提高炉效,增加吹灰器(吹灰器应用范围受限,在燃烧器附近吹灰影响燃烧稳定性),吹灰器投入频次过高和维护不善引发锅炉爆管。

ZS-1061耐高温远红外辐射涂料可有效防范结渣积灰沾污,减少炉膛吹灰器投运频次或停止投运炉膛吹灰器,消除了吹灰磨损源,在保护水冷壁并提高锅炉效率的同时,可替代水冷壁防磨喷涂。

2.对高温腐蚀的影响

高温氧化主要出现在燃烧带及卫燃带上方至3米的位置,主要原因有:

a) 煤质较差,含硫量超标,烟气中硫化物含量高;

b) 锅炉内受热面温度不均匀,造成烟气的紊流,局部烟气浓度更高,为高温硫腐蚀、氧化腐蚀制造了条件;

c) 局部超温,炉管赤红,达到渗硫条件。

钢材在炼制过程中有脱硫、脱氧、脱碳、脱磷的工艺,硫、碳、氧、磷含量的改变会直接改变钢材的基本物化性能,具备渗硫、渗碳、渗氧的条件后,钢材表面的物化性质改变,耐温性降低,线膨胀率也因此改变,出现层片状腐蚀外观,既减薄了管壁又影响传热。

ZS-1061耐高温远红外辐射涂料涂层涂装后,具有自流平效果,因此可确保其致密性,经过高温后该涂层形成致密的陶瓷层,隔绝腐蚀介质的渗入。

3.改善炉管超温问题

炉管超温会导致汽堵、爆管等生产事故,更是高温腐蚀的起因之一。炉管超温区域主要存在于卫燃带未打浇注料的区域;弯头等管内积垢严重流体不畅区域。造成炉管超温主要原因有:

炉管材质决定了其辐射吸收和发射率在0.4-0.7之间,在离中心火焰较近的区域,炉管吸热比其他区域要多,一般炉管吸热后热量有三个去向:被炉管内介质吸收;烟气对流带走一部分(但此时烟气温度往往高于炉管,大多是对流传热给炉管);辐射至炉膛其他低温区域。在600℃以上主要的传热方式是辐射,而炉管的辐射能力较差,热量会积累后超温。如果炉管因结构(如弯头)、超温造成较大压差等,都会使介质流动不畅,容易积垢,积垢后流质流动不畅热交换效率降低,局部超温更为厉害,严重的后果就是爆管。

通过ZS-1061耐高温远红外辐射涂料的高辐射性来改变炉管的热辐射特性,从而可以很好地预防局部超温,当炉管吸收到较多热量后,辐射能力越高向冷端热辐射越快,在同一水平线上炉管的温度趋于一致,同时因冷端也涂刷了热辐射率在0.93以上的辐射冷涂层,能更好的吸收热端传递的热量,因此冷端与热端的温度差降低,流质受热较为均匀,不会形成湍流,原来一根过热炉管的负荷分担到更多的炉管上,超温现象有了明显改善。

如有需要可致电北京志盛136威华6102唐工1263咨询。

4.对换热的影响

锅炉受热面积灰粘污和结渣粘污、煤种偏差大或低 NOx改造引起的受热面换热分配不合理、锅炉受热面设计不合理等影响,锅炉在运行中存在主再热器减温水流量大或主再热蒸汽欠温的单一现象,有的发生减温水流量大和蒸汽欠温并存(多数表现为过热器减温水流量大,再热蒸汽欠温),锅炉效率降低,影响了锅炉运行经济性。

应用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料喷涂技术对恢复锅炉换热平衡的分析:合理应用高黑度(ZS-耐高温远红外辐射涂料涂层黑度较常规水冷壁金属管材黑度高 0.23,可增强辐射换热)、高热阻材料(导热率为 22.8W/m·K,以卫燃带形式减少换热)可对存在换热偏差问题的锅炉进行双向调节。不论是设计制造时的计算错误,还是煤种变化、波动引发的问题,抑或是低 NOx改造遗留的新问题,都可通过对相应受热面换热能力的改变得到有效解决。与改变受热面布置或改变受热面面积的技改措施相对比,ZS-耐高温远红外辐射涂料安全提效技术改造的投资小、工期短、效果可控、恢复便利。

5.对煤粉燃尽率的影响

光谱学研究证实:物质(原子或分子)具有对电磁波选择性吸收的特性。水冷壁喷涂ZS-耐高温远红外辐射涂料后,涂层辐射回炉膛的电磁波已不同于原水冷壁的辐射电磁波,改变后具有涂层特性的电磁波不易被炉膛烟气中的三原子气体(CO2和 H2O)吸收,电磁波的能量更多被煤中以碳、氢元素为主构成的有机质所吸收,因此涂层的辐射特性增强了对煤粉颗粒的加热作用,使其燃烧过程发生了有益的变化,表现在:

5.1 提高加热速率,使挥发分析出的更快,使着火加快、燃烧加剧,有利于燃烧的充分进行,煤粉颗粒的燃烧更完全、彻底。

5.2 提高煤粉颗粒的温度,使挥发分析出的更彻底,增大煤粉颗粒的内孔结构,增大比表面积,使之更易吸附氧气,加快碳的氧化反应,使煤粉颗粒的燃烧更加充分。

例如,燃烧准东煤的锅炉一般在水冷壁区域结焦率与燃烧其他煤种的锅炉基本相当,但屏式换热器的结焦却比其他锅炉严重得多,主要原因为:

折焰角下的水冷壁区域烟气温度较高(>碱金属氧化物或盐的熔点600℃),且由于气流流动场的影响,单位时间与水冷壁接触的碱金属较少,因此在此区域碱金属的盐或氧化物处于气态不易结焦,但到了屏式换热器区域,烟气直接冲刷屏式换热器,此时的烟气温度降低,当遇到较低的换热器管时迅速放热,碱金属蒸汽温度降低至400-500℃,低于碱金属熔点,导致结焦的发生。

当涂刷了ZS-1061耐高温远红外辐射涂料后:

ü 碱金属盐是热辐射承接体,当在折焰角下ZS-1061耐高温远红外辐射涂料吸收热量后会对烟气中的尘粒、碱金属盐进行热辐射,碱金属盐温度上升,与不涂装状态下相比,上升到屏式换热器区域的碱金属盐温度要高,因此换热至熔点以下的时间延长,在高速运行的烟气中,稍许的时间延长就有可能改变其结焦区域;

ü 涂刷有ZS-1061耐高温远红外辐射涂料的屏式换热器热辐射吸收率增加,管壁温度高于未涂装的管壁,减小了与碱金属蒸汽的温差,另涂层的导热系数比金属管壁较小,因此碱金属在管壁上放热减缓,结焦过程延长,在高速风的作用下,减小了结焦率;

ü 涂刷有ZS-1061耐高温远红外辐射涂料的屏式换热器表面瓷化且表面张力减小,碱金属蒸汽即使放热液化,也会成球状掉落或以点接触形式结焦,当结焦较多,焦的重力大于粘结力时会自动脱落。

 

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