由于電力行業的生產特點及系統運行的方式，磨損與防磨損已成為一個十分突出的矛盾。從某種意義上講，發電系統可靠性的高低取決于機組關鍵部件的耐磨程度，防磨問題解決的如何對機組的安全性、可靠性及經濟效益都有具體舉足輕重的作用。
國華北京熱電分公司（以下簡稱北熱）兩臺200 MW機組，每臺機組配兩臺哈爾濱鍋爐廠生產的HC410/9.8 -15型鍋爐。爐膛設計為正方形，尺寸為9980 mm x9 980 mm，鍋爐爐膛四周設計為膜式水冷壁，水冷壁材質為20G，規格D60×5，節距為80mm。爐膛分6層布置湖北一戴蒙德有限公司生產IR-3D蒸汽吹灰器34臺。下面介紹一下電弧噴涂技術在北熱水冷壁上的應用和效果。
經過長周期的運行，吹灰器孔邊的水冷壁管受吹灰器吹損嚴重，雖然歷次停爐檢修均對吹損管段進行補焊、更換，但仍然出現過幾次因吹灰器吹損導致水冷壁爆管的事件，影響了鍋爐安全穩定運行。在2001~2004年由于吹灰器吹損減薄造成水冷壁泄漏3次，給熱電廠的連續運行和安全生產帶來極大危害。為了解決吹灰器吹損水冷壁管的問題，2004年對1~4號爐吹灰器孔邊水冷壁管段進行了防磨噴涂。2004~ 2009年，水冷壁管未發生吹損泄漏。根據每年大小修停爐檢查的情況分析，防磨噴涂的年限已到，涂層脫落減薄，2009年對吹灰器旁水冷壁管重新進行防磨噴涂。2009年至現在未發生吹損泄漏事件，這兩次噴涂后的檢查記錄也表明水冷壁磨損速度要低于噴涂前，說明防磨噴涂對于延緩吹灰器吹損效果明顯。在實施防磨噴涂后能有效提高水冷壁的防沖刷能力。下面介紹一下噴涂技術的原理和在國華北京熱電分公司的實施應用。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、超音速電弧噴涂原理
電弧噴涂是利用兩根連續送進的金屬絲作為自耗電極，在其端部產生電弧作為熱源，用壓縮空氣將融化了的金屬絲霧化，并以高速噴射到工件表面形成涂層的一種熱噴涂工藝，其工作原理如圖l所示。超音速噴涂在普通電弧噴涂的基礎上采用拉伐爾噴嘴和計算機輔助設計，優化了噴槍的設計，將噴涂粒子的速度提高到超音速，從而提高了涂層質量。
超音速電弧噴涂改善了霧化效果，增強了氣流對粒子的加速作用，產生高溫、高速、均勻細小的噴射粒子射流，由此所得的涂層結合強度高、孔隙率低，表面粗糙度低，與普通電弧噴涂相比，使涂層質量和噴涂效率進一步提高。
與常規電弧噴涂、亞音速火焰噴涂相比，超音速電弧噴涂涂層具有以下特點：①結合強度高。噴涂不銹鋼絲時，其涂層與基體的結合強度高達60 MPa。普通電弧噴涂，其結合強度一般在20~ 40 MPa．一般火焰噴涂的結合強度小于20MPa;②孔隙率低。普通電弧噴涂的孔隙率往往在8%~15%，亞音速火焰噴涂的孔隙率一般大十6%，而超音速電弧噴涂的孔隙率僅為1%~2%；③粒子細小。超音速電弧噴涂時，其霧化粒子一般為5um（不銹鋼），比常規電弧噴涂的粒子尺寸（一般為20~40um）小3～7倍；④涂層組織均勻、致密。由于采用超音速氣流霧化，產生了高溫、高速均勻細小的噴涂粒子，沉積到其體表面上形成致密、均勻的涂層。
2、涂層設計
涂層設計是制定噴涂工藝的主要依據。涂層設計內容包括涂層功能、涂層材料及結構、涂層制備方法、涂層質量狀態和最終效果評價。
采用蒸汽吹灰，蒸汽吹灰對結焦性強、粘性大的積灰效果顯著，但對鍋爐設備危害較大，燃用的神華煤呈強堿性，神華煤結渣指數酸堿比達1. 72> 0.4，屬嚴重結渣性，為避免少結焦就要增加吹灰次數，這就使在氣流沖擊和飛灰磨損減薄的受熱面管壁減薄的程度進一步加劇。分析了吹灰器的工況后，確定受熱面表面涂層屬于抗沖蝕磨損涂層。采用超音速電弧噴涂HDS34( NiCr-Cr，C2)合金絲材和KM-2封孔技術來制作涂層，其涂層致密，表面硬度高，耐磨性能好，涂層具有結合強度高、收縮率低、耐沖擊韌性好等優點。受熱面管表面噴涂后的技術要求：涂層表面要求平整、光潔、致密、不起塵和鼓泡，基材不變形，孔隙率低于0. 9%，涂層厚度不低于0.4 mm，表面硬度為HRC51.9，結合強度不低于40 MPa，使用壽命是原來的5倍以上。
3、噴涂實施
根據吹灰器的吹灰范圍確定噴涂范圍，以每個吹灰器噴口中心上、下、左、右各750 mm為噴涂范圍。每根管的噴涂寬度為水冷壁管子1/2周長（向火側），每個吹灰器周圍噴涂面積約為1.8m2．電弧噴涂主要分基體表面預處理和噴涂兩個過程。
基體表面預處理：首先對水冷壁管表面采用高壓水沖洗、用抹布、清沾球和磨光機清理管子表面浮塵、沉渣、銹等雜質。然后用噴砂機對水冷壁管噴涂位置的表面進行噴砂處理，達到表面干燥、無灰塵、油脂、污垢和銹斑，且粗糙度達到M或C級。噴砂處理后，用干燥的壓縮空氣吹去基體表面的砂塵。
噴涂：噴涂前用丙酮溶液對絲材進行表面除油。噴涂材料為LX88合金陶瓷耐沖蝕芯材，為保證噴涂質量，必須選定好工藝參數，并嚴格加以控制，如：噴涂電流180 A、氣體壓力0.8 MPa、噴涂距離150 mm等。噴涂過程中用測厚儀對金屬熱噴涂層進行測量，保證涂層厚度均勻，并達到規定的要求。厚度為0.4 mm，厚度偏差+0.05～-0.1 mm。噴涂結束后用高溫專用封孔劑對金屬熱噴涂涂層面進行封孔，以阻止空氣中的氧氣通過微小的涂層隙進入涂層內部。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4、總結
國華北京熱電分公司采用電弧噴涂技術預防水冷壁吹損取得了良好的效果，每年春秋季大小修時，都會進行水冷壁壁厚測量，表1是摘取2001年至2008年3號爐爐膛IR01吹灰器旁水冷壁壁厚的測量記錄。
從上面的管子壁厚數據表格中可以看出，自2004年管子更換并且噴涂后，水冷壁管壁厚減薄速度明顯降低了，也沒有發生被吹灰器吹爆現象，解決了吹灰器吹爆水冷壁的問題，充分證明了電弧噴涂可以大大減緩吹灰器對水冷壁的吹損，減少或避免了非計劃停運，提高了機組穩定性，降低了運行成本。按每年泄漏一次，鍋爐停運3天處理計算，一年發生的費用和損失大約200萬元左右，而每臺爐噴涂費用為30萬左右，4臺鍋爐水冷壁噴涂的費用為120萬元，可以使用4年，平均每年成本為30萬元，所以綜合計算每年可以節省費用約170萬元。由于電廠還擔負著向市區供熱的任務，保證鍋爐的連續運行，更能取得良好的社會效益。
