热喷涂技术在电力行业中的需求分析

电力18讯：    一、热喷涂技术概述

    热喷涂技术是指利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金 属涂层材料加热到熔融或半熔融状态, 然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面, 与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。

     热喷涂技术根据热源分类如表一。

    二、电力行业设备维护现状

    磨损、腐蚀和蠕变是电站设备失效的3种主要方式，其导致电站设备的损耗相当可观，特别是这些设备的材料多为昂贵的合金金属，因此，采用先进的热喷涂表面强化和修复技术对失效的电站设备进行绿色再制造就显得迫切而重要。

    电力行业中特别是火电企业，从锅炉、汽轮机、电机的主机系统，到制粉、输灰等辅助部分，常常由于系统中的某一零件的局部磨损或高温腐蚀而失效，不但影响电厂的安全运行，而且为修复和更换已损坏的部件、恢复运行，不仅需要投入大量人力、物力、财力，而且在修理和更换期间，必定影响发电，造成巨大的经济损失。



表一 热喷涂技术分类

    火电企业中，高温、高压锅炉的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤气管（简称四管）常因高温腐蚀和磨损而减薄，更换新的管子既费时又昂贵，如果造成“四管”泄露爆管事故，会增加火电企业临时性检修工作量，给火电企业带来很大的经济损失。根据中国电力企业联合会的《全国火电100MW以上容量机组运行可靠性分析报告》，我国100MW以上火电厂发电机组锅炉“四管”由于高温含硫气流、灰粒的冲刷、磨损和高温腐蚀而使管壁减薄以至引发爆漏事故，造成强迫停用的时间仍然占整个机组非计划强迫停用时间的40%左右，占锅炉设备本身非计划停用时间的70%以上。

    从80年代初，国外就已经开始对锅炉管道提供长期防护。目前，在美国、英国、日本、加拿大、德国等国家已广泛采用多种涂层对锅炉的“四管”进行防护。我国火电锅炉“四管”采用涂层防护起步较晚，起步阶段仅在部分地区电厂采用了喷焊、火焰喷涂等工艺对锅炉“四管”进行了防护。根据公司的市场调研，目前我国70%火电企业中对锅炉“四管”仍使用传统方法进行防护（即采用厚重的金属护瓦、防护罩等措施）或处于未防护状态，而采用喷涂涂层进行防磨抗蚀的比例仅有30%，而喷涂（包括热喷涂和冷喷涂）防护具有施工周期短、防护性能好且成本较低等特点，正逐步成为火电企业的“四管”防护首选。

    另外，送风机、引风机、排粉风机是电厂燃煤锅炉的主要设备，而风机叶片是风机叶片是风机的心脏，也是事故最多的关键部位。叶轮运行时受飞灰颗粒的冲刷和撞击，并受烟气、水蒸气腐蚀，导致频繁的更新维修并成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。采用热喷涂技术在叶片表面喷涂防腐、耐磨、抗微震的保护涂层，是减轻叶片损坏的最有效方法之一。发电机转子轴颈的磨损是电站设备中轴类磨损的一个典型事例。采用火焰线材喷涂钼合金或电弧喷涂高铬合金，不仅可以实施现场修复，同时还可以取得非常好的强化效果。对于一些磨损严重的报废轴类件，经过热喷涂修复后，不仅可以重新起用，其使用寿命还会成倍延长。而进行能量转换的汽轮机由于在高温、高压等苛刻条件下工作，因此易出现损伤。采用超音速火焰喷涂技术对汽轮机的一些关键零部件，如汽轮机轴颈、末级叶片和隔板等进行性能恢复和提升，不仅可以节约大量资金和原材料，也可以缓解我国汽轮机供需紧张矛盾。此外，使用超音速火焰喷涂技术在阀门密封面喷涂碳化钨合金涂层来修复、再制造电站阀门，也可获得良好的使用效果。

    三、热喷涂技术在火电“四管”中的市场需求分析

    1、我国火电行业发展

    在我国，经济的快速发展对电力需求仍然会保持一个较高的增长速度。分电源的发电情况，虽然国家倡导清洁能源如水电、核电以及风能发电，但是由于这些能源的局限性，并不能保持一个高速的发展水平，从而取代火电成为主要的电力需求来源。近年来，中国政府大力发展水电、风电和核电等可再生能源，但是，在可以预见的未来，很难改变煤炭的重要地位。


图表 1 2008年全国分电源的发电量构成


    2、热喷涂技术在火电“四管”中的市场需求

    根据行业技术工程服务经验，每万千瓦火电装机容量产生的火电锅炉“四管”表层管、深层管排防护面积分别为40左右。目前我国对火电锅炉“四管”表层管主要采用金属热喷涂技术进行防护，其防护寿命周期约为3年。

    根据中国电力企业联合会年度电力工业统计快报统计，2002年-2009年我国火电装机容量如下表：


    据此测算，近三年我国电力行业火电企业锅炉“四管”防护面积需求如下表：


    我国电力产业政策、钢铁工业产业政策以及水泥工业产业政策的出台，要求企业进行整合，提高节能降耗的水平，逐步关停一些小的设备机组，进一步提高资源利用效率。这些政策的出台对于提高行业设备维护起到了积极地作用。根据《近年我国新材料新技术在防磨抗蚀领域的应用》报告指出，我国工业设备到2010年维护比例将会达到50%作用。


    国务院2010年5月5日召开全国节能减排工作电视电话会议，动员和部署加强节能减排工作。要切实把节能减排作为加强宏观调控、调整经济结构、转变发展方式的重要任务，确保实现“十一五”节能减排目标。会议要求严控高耗能、高排放行业过快增长，加大淘汰落后产能力度，采取铁的手腕淘汰落后产能，逐步关停小火电机组，同时安排专项资金支持重点节能工程、重点行业烟气脱硫、节能环保能力建设等。随着国家节能减排政策的不断推进以及企业对节能减排意识的增强，热喷涂技术在火电设备防磨抗蚀领域的需求将会大大增加。