鍋爐是火力發(fā)電廠的重要組成部件，是利用燃煤的熱能將工質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的換熱設(shè)備，也稱為蒸汽發(fā)生器。
一、鍋爐的構(gòu)成、運行事故及原因
1．鍋爐的構(gòu)成
鍋爐由主要部件和輔助裝置構(gòu)成。下表所列為現(xiàn)代大型自然循環(huán)高壓鍋爐所必備的主要部件和輔助裝置。
2．鍋爐運行事故
鍋爐是一種特殊的密閉性的熱工設(shè)備。不僅直接受火焰與煙氣的沖刷，而且承受比大氣壓力高的介質(zhì)壓力。因此，鍋爐設(shè)備的安全運行直接與國家財產(chǎn)、人身安全息息相關(guān)。加強鍋爐的維護保養(yǎng)，是保證鍋爐安全經(jīng)濟運行非常重要的環(huán)節(jié)之一。
一般常見的鍋爐事故有以下幾種：鍋筒爆炸事故、嚴(yán)重缺水事故、嚴(yán)重滿水事故、汽水共騰、受熱面管子破裂、省煤器管破裂、過熱器管破裂、空氣預(yù)熱器管破裂及爐墻開裂或倒塌等。
3．產(chǎn)生事故的原因
我國電站鍋爐和工業(yè)鍋爐以燃煤為主。1998年，我國由煤生產(chǎn)的電力份額約占75%。隨著世界范圍內(nèi)對資源、環(huán)境污染等問題重視程度的日益提高，盡管如天然氣、核能以及其他可再生的能源在電力生產(chǎn)中所占的份額會逐年增加，但據(jù)預(yù)計直到2050年之前，煤作為我國電力能源所占的份額都會超過50%。而動力用煤質(zhì)量偏劣，含灰量和含硫量等均較高，容易造成受熱面沾污、積灰、腐蝕和磨損。我國發(fā)電廠運行的分析資料表明，在發(fā)電廠的設(shè)備事故中，鍋爐事故最多。而在鍋爐事故中，“四管”(指水冷壁管、過熱器管、再熱器管和省煤器管)爆漏次數(shù)最多。“四管”爆漏約占鍋爐全部事故的40%-60%，甚至達70%。
二、熱噴涂技術(shù)在燃煤電廠鍋爐防護領(lǐng)域的應(yīng)用
熱噴涂(簡稱噴涂)是利用熱源將噴涂材料加熱熔化或軟化，靠熱源自身的動力或外加的壓縮氣流，將熔滴霧化或推動熔粒成噴射的粒束，并以一定速度噴射到基體表面形成涂層的工藝方法。
在噴涂過程中或涂層形成后，對金屬基體和涂層加熱，使涂層在基體表面熔融，并和基體產(chǎn)生擴散或互熔，形成與基材冶金結(jié)合的噴焊層，這也是熱噴涂的方法之一，稱為熱噴焊(簡稱噴焊)。
腐蝕從表面開始，磨損在表面進行，疲勞因表面損傷而顯著加速。作為表面工程技術(shù)重要分支之一的熱噴涂技術(shù)，在鍋爐防護領(lǐng)域的應(yīng)用是科技發(fā)展的必然結(jié)果。
目前，在我國燃煤電廠鍋爐防護領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的是電弧噴涂技術(shù)。此外，超音速火焰噴涂技術(shù)以及火焰噴涂(焊)技術(shù)也有一定程度的應(yīng)用。
1．電弧噴涂技術(shù)
電弧噴涂是利用兩根被噴涂的絲材作白耗電極，當(dāng)兩絲材短接將電弧引燃后，只要絲材連續(xù)送進，不斷補充熔化并被壓縮空氣吹向工件，就能維持電弧燃燒即噴涂過程。與其他熱噴涂工藝相比，電弧噴涂設(shè)備簡單，噴涂成本較低但效率很高，且對操作人員的要求較低，現(xiàn)場施工時可重復(fù)性較強。因此，在電廠鍋爐“四管”的現(xiàn)場噴涂防護中，一般均采用電弧噴涂工藝。
目前，用于電廠鍋爐“四管”防護的材料主要分為合金絲材和粉芯絲材兩類。前者以鎳鉻型材料為典型代表。其中,由北京有色金屬研究總院研制成功的Cr含量(質(zhì)量分數(shù))在40%～45%之間的高鉻鎳基合金絲材PS45，在國內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用(見圖1a)。非常高的鉻含量使得由該種合金絲材制備的涂層在高溫環(huán)境下能發(fā)生選擇性氧化，在涂層表面形成一層連續(xù)而致密的Cr2O3保護膜，從而有利于阻止外界腐蝕介質(zhì)的侵入和涂層內(nèi)金屬離子的向外擴散。同時，試驗表明，該種涂層材料還具有十分優(yōu)異的抗硫化物(包括SO2、H2S以及硫酸鹽等)腐蝕性能，使其非常適于燃燒高硫煤的煤粉鍋爐以及有著類似工況的零部件的預(yù)防護。
