耐磨陶瓷在发电厂风机转子上的应用实践

简介： 火电厂中使用的主要风机有引风机、排粉机和鼓风机等。其中引风机和排粉机作为电厂的主要辅机之一，因为磨损而严重影响其出力并带来频繁的更新维修，已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。多年来，虽然使用过许多表面强化方法，包括表面堆焊耐磨材料、热喷涂喷焊、表面涂覆各种高分子涂料、表面淬火等，效果均不十分理想。针对耐磨胶粘剂主要是利用胶粘剂高粘接强度粘接耐磨颗粒材料，由耐磨材料提供抗磨力的特点，考虑利用胶粘剂粘接耐磨陶瓷用于风机叶轮的耐磨防磨。该项技术先后在几十台引、排粉风机叶轮上得到应用，最长使用时间已达到3年以上，取得了较好的经济效益。
　　二、陶瓷片用于风机叶轮上的可行性陶瓷片用于风机叶轮上，首先要确保陶瓷有优异的耐磨性能，其次要求陶瓷与金属基体有良好的结合性能，即胶粘剂有良好的粘贴强度及高温韧性。
　　针对风机叶轮的使用情况，采用冷压烧结氧化铝陶瓷，经实测，其硬度可达到HRA88以上，耐磨性能是高铬铸铁的至少5倍以上，是普通喷焊工艺的10倍以上，因此耐磨性能完全可以满足一般风机寿命的要求。因为陶瓷的优异耐磨性能，一般陶瓷片厚度仅取1.5mm即可。
　　采用自制的胶粘剂，主要性能指标如下：
　　抗拉强度（金属-金属）为50MPa（室温）及20MPa（150℃）；
　　抗剪强度为28MPa（室温）及8MPa（150℃）。
　　引风机在近180℃高温、带硬质颗粒的高速冲刷气流作用下工作，要求胶粘剂必须具备耐高温性能(如襄樊联基胶粘剂厂生产的BD181耐磨陶瓷粘贴胶)，同时具有一定的抗剪强度和抗老化性能。陶瓷的热膨胀系数只有金属的一半，因而还需要胶粘剂具有良好的韧性。相对而言，排粉机的转速高达1 500r/min，陶瓷片将受到更大的离心力的作用。
　　经计算，在150℃温度下，当引风机以960r/min转动时，一块100×100×3（mm）的瓷片受到的离心力为1.13MPa，而此时胶粘剂所能提供的抗剪力为150MPa（150℃），其大小为离心力的132倍。可见胶粘剂具有极高的胶粘保险系数。对于排粉机，胶粘剂提供的粘接力亦将是离心力的100倍以上。可见，胶粘剂的强度具有十分高的可靠性。
　　三、试验工况首次试验在大同一电厂5号机上进行。该型风机为双吸入结构，平板式叶片，具体参数如下：外径Φ2 200，介质温度170℃，转速960r/min.双排叶片共计24片，叶片厚8mm，另用厚为10mm的钢板作为衬板并用螺栓与叶片联接，衬板使用寿命为半年（磨穿）。叶轮中盘厚20mm，使用寿命一年（双面共磨损12mm）。整体寿命一年，每年更换一次。
　　由于是第一次进行试验，为保险起见，保留24块衬板并只在磨损最严重的出口半部粘贴陶瓷片，陶瓷块尺寸为10×10×3（mm），并在自制的烘箱中进行固化。中盘两侧面部粘贴3mm瓷片，室温自然固化。
　　风机自1994年5月投运至1995年10月检测，叶轮轮毂两侧面陶瓷完好无损，无任何脱落掉块现象，平均磨损不到0.1mm，按实际运行时间计算，每年最多磨损0.1mm.磨损量为粘瓷片前的1/30.24块衬板中，运行期间共有3块衬板上的瓷片脱落，其余完好无损。经初步分析，认为瓷片脱落是由于烘干加热时烘箱中局部超温（250-300℃）而造成胶层焦化所致。利用中间停炉机会进行修补后继续投入运行，再无脱落现象。