ボイラー管: 保護と供給

ゲイリー・ヒース氏が、廃棄物発電所や石炭火力発電所のボイラーチューブの寿命を延ばすために高度なコーティングを導入する方法を説明します

一般的な発電ボイラーは、熱交換器チューブ材料の浸食摩耗や高温腐食の観点から厳しい環境にさらされています。 ボイラーの形状、サイズ、設計、メーカーなどは多岐にわたり、使用される燃料 (石炭、石油、廃棄物、バイオマスなど) および運転方式の多様性により、広範囲かつ複雑な摩耗/腐食の問題が発生します。 。

エロージョンや腐食により、圧力容器である管壁の断面が薄くなる可能性があります。 チューブの壁の厚さが薄すぎると、チューブが破裂し、チューブを交換するために操作を停止する必要があります。

チューブの消耗を許容レベルまで減らすためのさまざまな考え方があり、これには設計、動作温度、ガス流の変更 (ボイラー効率が低下する可能性がある) やチューブの材料の変更 (高価になる可能性があり、通常は他の特性が犠牲になる) などが含まれます。 利用可能な方法には、共押出、熱処理、窒化、クロム処理、ホウ素処理、予備酸化、溶接肉盛、および溶射コーティングが含まれます。

現在、腐食に対して使用されている圧倒的な技術は、ニッケルベースの複合合金 (通常はインコネル 625、622) の肉盛溶接 (通常は厚さ 2 mm) です。

侵食に対しては、通常、硬く、薄く (0.3 ～ 1.0 mm)、素早く塗布でき、ペイントのように塗布できる溶射コーティングが使用されます。 ボイラー保護に使用されているスプレープロセスは、火炎燃焼（粉末またはワイヤーによる）、アークワイヤー、エアプラズマ（APPS）、高速酸素燃料（HVOF）、スプレーアンドヒューズ（S&F）、および塗装コーティングです。無機セラミック系化合物（スラリーコーティング）。

ヨーロッパ、そしてアジアでもますます増加している代替エネルギー生産源への移行と、低 NOx と CO2 の要求により、ボイラーの運用が厳格化され、代替燃料 (都市廃棄物、バイオマス) が使用されるようになりました。 こうした傾向に加え、低品位石炭の燃焼により、ボイラーチューブで見られる腐食と摩耗の量が増加しています。

コーティングの品質と性能、コーティングのコスト、現場でコーティングを塗布するためのダウンタイムの削減、新しいチューブと現場での磨耗したチューブの修理などは、現在、多くの発電所の経済面で重要な問題となっています。 2014 年に米国に本拠を置く企業 WherTec が Castolin Eutectic グループに加わったことにより、16 年間のボイラー コーティングの経験と革新的なレーザー クラッディングおよびスラリー コーティング技術がポートフォリオに加わりました。

高密度化とレーザークラッディング

Castolin Eutectic は、溶射コーティングを「緻密化」するサーモス化学プロセスを開発しました。 アーク スプレー プロセス (BTC および TubeArmor コーティング製品群を使用) と組み合わせたこの緻密化プロセスは、腐食が重要な摩耗メカニズムである廃棄物発電ボイラーやバイオマス ボイラーの水壁のコーティングに適しています。

一方、高出力ダイオード レーザー (HPDL) 技術により、これまで有望ではあったものの高価なレーザー クラッディング技術が、同社の作業場における大きなボイラー表面積に対する費用対効果の高い腐食ソリューションになることが可能になりました。 厚さ 0.7 mm までのインコネル タイプの材料が製造されており、従来の溶接肉盛ボイラー コーティングよりも優れた特性 (低希釈、より小さい熱影響部、より微細な構造、滑らかなコーティング表面) が得られます。 米国では、数百平方メートルのレーザー被覆ボイラー管がボイラーに設置されています。

実際のケーススタディ

ポーランドにある欧州最大の5,053MW褐炭火力発電所では、過熱器管のエロージョン摩耗が蔓延しており、8年間にわたるさまざまな溶射コーティングの試験により、明確な勝者であることが判明しました。会社のサービスワークショップ。 Arc 595 は非常に硬い Fe ベースの合金で、元の裸の鋼管と比較して過熱器チューブの寿命を最大 7 年延長しました。 6 つのボイラーそれぞれについて、46km 以上のチューブとエルボがコーティングされました。

フランスの大手廃棄物会社は、実験室加速腐食反応器で 53606 S&F 合金をテストしました。これは、廃棄物エネルギーボイラープラントで使用される過熱器管で観察される典型的な腐食メカニズムをシミュレートします。 インコネル 625 肉盛溶接など、多くの異なる合金とコーティング システムがテストされました。 廃棄物会社は、Castolin Eutectic の 53606 合金が他の合金や蒸着システムよりも優れた性能を発揮したと報告しています。

多くのバイオマスおよび廃棄物ボイラーでは、ボイラーチューブの浸食/腐食の混合攻撃が発生します。 イタリアの発電所では、通常ボイラーで燃焼する石炭に廃棄物の 10% を加えたときに、深刻な腐食の問題が発生しました。 ワイヤ BTW 66 (エロージョン コロージョン) は、パネルでの現場テストで成功したことが証明され、その結果、顧客はより広い水壁表面用にこのソリューションを注文しました。

詳細については、次のサイトをご覧ください。www.engineerlive.com/ipe

ゲイリー・ヒースも一緒ですカストリン共晶。