一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置结构和布置方法与流程

本发明属于垃圾焚烧锅炉领域，尤其涉及一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置结构和布置方法。

背景技术：

1、随着经济的快速发展、人口的增长和城市化进程的加快，城市生活垃圾产量也在急剧增加；同时，生活垃圾的无害化处理也得到了相应的发展，形成了以焚烧发电为主的处理方式。随着技术的不断发展和行业变化，我国生活垃圾焚烧处理装备向着大型化、高参数的方向迈进，同时，对焚烧系统的高效、低碳、稳定运行提出了更高的要求。

2、近年来，随着生活垃圾焚烧厂的建设，生活垃圾无害化处置能力不断提高，已进入“焚烧为主，填埋托底”的垃圾终端处理格局。伴随着锅炉主蒸汽参数明显提升、垃圾热值逐步增加、腐蚀性气体氛围更加复杂，锅炉受热面高温防护成为垃圾焚烧炉设计的着重关注点，也是垃圾焚烧发电企业长周期安全稳定运行的迫切需要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置结构和布置方法，本发明提供的技术方案能够充分利用焚烧炉-余热锅炉辐射受热面换热能力，提高耐火材料寿命和抗结焦性能，并能提高受热面耐腐蚀性能，保障了锅炉长周期安全稳定运行。

2、本发明提供了一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置结构，布置于垃圾焚烧锅炉的受热面上，所述受热面包括焚烧炉辐射受热面和余热锅炉辐射受热面，所述焚烧炉辐射受热面包括前拱、后拱和焚烧炉喉口，所述余热锅炉辐射受热面包括一烟道、二烟道和三烟道；

3、所述前拱、后拱和焚烧炉喉口的表面布置有耐火材料浇注层，所述耐火材料浇注层表面布置有防结焦陶瓷涂层，所述防结焦陶瓷涂层的成分包括碳化硅、氧化锆、氧化钇、氧化铬和氧化铝；

4、所述一烟道的下部受热面布置有耐火挂砖，所述耐火挂砖的成分包括碳化硅、氮化硅、二氧化硅、稀土氧化物和氧化铝；

5、所述一烟道的上部受热面和二烟道的上部受热面布置有镍基防腐涂层，所述镍基防腐涂层的成分为nicrwmofe合金，涂层工艺为激光熔覆和/或感应重熔焊；

6、所述二烟道的下部受热面和三烟道的受热面布置有光管，所述光管表面布置有双层陶瓷涂层，所述双层陶瓷涂层的底层为防腐层，面层为防结焦层。

7、优选的，所述防结焦陶瓷涂层的成分包括：48～53wt％的碳化硅、10～21wt％的氧化锆、5～10wt％的氧化钇、20～30wt％的氧化铬和余量的氧化铝。

8、优选的，所述防结焦陶瓷涂层的厚度为1～3mm。

9、优选的，所述耐火挂砖的成分包括72～76wt％的碳化硅、13～16wt％的氮化硅、2～4wt％的二氧化硅、2～3wt％的稀土氧化物和余量的氧化铝。

10、优选的，所述耐火挂砖的厚度为35～55mm。

11、优选的，所述nicrwmofe合金的成分包括20～30wt％的cr、5～10wt％的w、5～10wt％的mo、2～5wt％的fe和余量的ni。

12、优选的，所述镍基防腐涂层的厚度为1～2mm。

13、优选的，所述双层陶瓷涂层的底层成分包括45～55wt％的碳化硅、10～15wt％的氧化铝、15～25wt％的氧化铬和余量的氧化钇；所述双层陶瓷涂层的面层成分包括35～45wt％的碳化硅、2～8wt％的二氧化硅、7～15wt％的氧化锆、7～15wt％的氧化铬和余量的氧化钇。

14、优选的，所述双层陶瓷涂层的底层厚度为60～100μm；所述双层陶瓷涂层的面层厚度为70～150μm。

15、本发明提供了一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置方法，布置于垃圾焚烧锅炉的受热面上，所述受热面包括焚烧炉辐射受热面和余热锅炉辐射受热面，所述焚烧炉辐射受热面包括前拱、后拱和焚烧炉喉口，所述余热锅炉辐射受热面包括一烟道、二烟道和三烟道，具体布置过程包括：

16、在所述前拱、后拱和焚烧炉喉口的耐火材料浇注层表面涂覆防结焦陶瓷涂料，热固化，形成防结焦陶瓷涂层；所述防结焦陶瓷涂层的成分包括碳化硅、氧化锆、氧化钇、氧化铬和氧化铝；

17、在所述一烟道的下部受热面铺设固定耐火挂砖；所述耐火挂砖的成分包括碳化硅、氮化硅、二氧化硅、稀土氧化物和氧化铝；

18、采用激光熔覆和/或感应重熔焊工艺，在所述一烟道的上部受热面和二烟道的上部受热面涂覆镍基防腐涂层；所述镍基防腐涂层的成分为nicrwmofe合金；

19、在所述二烟道的下部受热面和三烟道的受热面的光管表面依次涂覆防腐底层和防结焦面层，形成复合在光管表面的双层陶瓷涂层。

20、与现有技术相比，本发明提供了一种垃圾焚烧锅炉受热面的防护层布置结构和布置方法。本发明提供的防护层布置结构布置于垃圾焚烧锅炉的受热面上，所述受热面包括焚烧炉辐射受热面和余热锅炉辐射受热面，所述焚烧炉辐射受热面包括前拱、后拱和焚烧炉喉口，所述余热锅炉辐射受热面包括一烟道、二烟道和三烟道；所述前拱、后拱和焚烧炉喉口的表面布置有耐火材料浇注层，所述耐火材料浇注层表面布置有防结焦陶瓷涂层，所述防结焦陶瓷涂层的成分包括碳化硅、氧化锆、氧化钇、氧化铬和氧化铝；所述一烟道的下部受热面布置有耐火挂砖，所述耐火挂砖的成分包括碳化硅、氮化硅、二氧化硅、稀土氧化物和氧化铝；所述一烟道的上部受热面和二烟道的上部受热面布置有镍基防腐涂层，所述镍基防腐涂层的成分为nicrwmofe合金，涂层工艺为激光熔覆和/或感应重熔焊；所述二烟道的下部受热面和三烟道的受热面布置有光管，所述光管表面布置有双层陶瓷涂层，所述双层陶瓷涂层的底层为防腐层，面层为防结焦层。本发明通过研发设计防结焦陶瓷涂层、挂砖方式耐火材料、镍基合金涂层、以及陶瓷防腐防结焦涂层，并且基于受热面的腐蚀风险、导热需求和成本考虑，采取焚烧炉-余热锅炉整体长寿命防腐抗结焦高导热一体化布置，保障了锅炉长周期安全稳定运行，更具体来说：

21、(1)针对垃圾焚烧炉喉口、前后拱表面易结焦、难清焦问题，研发一种适用于耐火材料表面用的防结焦陶瓷涂层。该涂层表面光滑，高温熔融和半熔融状态的硅酸盐物质不易粘附在涂层表面；且涂层材料在1100℃高温环境下不易与硅酸盐物质发生化学反应，具有较好的防结焦效果；该涂层可有效保护浇注料，防止浇注料长期在高温下的氧化腐蚀，有效提高耐火材料的使用寿命。设计适合炉内施工的防结焦涂层施工工艺，施工便捷高效，防结焦陶瓷涂料喷涂后可随启炉、烘炉等烘烤后获得致密、光滑的釉面，降低灰渣粘附力，有效缓解炉膛内部结焦现象。

22、(2)针对余热锅炉一烟道的下部受热面常规浇注料存在导热差、材质退化、表面易结焦等问题，通过材料成分调整研究，研发具有优良抗结焦性、抗氧化性和高导热性新型内衬耐火材料—氮化硅结合碳化硅挂砖，可有效解决一烟道炉膛结焦严重、出口易超温等问题。优化挂砖结构设计，借助仿真模拟计算方法优化传热分析，提高挂砖的结构稳定性和挂砖导热性能。

23、(3)针对垃圾焚烧余热锅炉一烟道上部、二烟道上部区域腐蚀风险高、换热需求大，研发一种高导热、表面光滑的镍基合金涂层，提高了受热面防腐导热性能的同时，也能保证镍基材料的高效利用。通过提高材料的硬度，提升了材料的耐冲刷能力，特别对于二烟道上部的后墙区域，烟气流直接冲刷。施工工艺包括感应重熔焊技术、激光熔覆技术等，实现了受热面长寿命防腐抗结焦高导热一体化。

24、(4)针对垃圾焚烧余热锅炉二烟道下部、三烟道光管区域腐蚀风险大的问题，研发一种应用于水冷壁光管表面具有防结焦防高温腐蚀的高温纳米功能陶瓷涂层，以提高水冷壁抗腐蚀和抗结焦的能力。通过涂层材料配方研究，结合cfd流场仿真模拟辨别腐蚀、磨损区域，研发适合不同区域的陶瓷涂层，提高受热面涂层的适用性和受热面整体寿命。