Verfahren zur Herstellung von Antikorrosionsschutzüberzügen für Kühlschirme in Feuerkammern

Abstract

 Die Erfindung besteht in der Anwendung eines dreiphasigen Verfahrens zur Anfertigung eines zweischichtigen Überzugs auf Röhrenkühlschirme von Feuerkammern. In der ersten Phase wird die Reinigung der Unterlage durchgeführt wobei eine Reinheit Sa 3 und eine Rauhigkeit Rz von 35 bis 100 µm erhalten werden. In der zweiten Phase wird das Verfahren der Plasmaspritzung eines Aluminiumüberzugs durchgeführt, und in der dritten Phase die thermische Widerstandsfähigkeit der fertiggestellten oberen Deckschicht bis zum Erhalten von Al₂O₃ bewerkstelligt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft das Verfahren der Anfertigung von Antikorrosionsschutzüberzug der Kühlschirme in Feuerkammern.

[0002] Die Einführung neuer Generationen von Staubfeuerkammern ist mit einer radikalen Minderung der Emission von Stickoxid verbunden. Geringe Emission der Stickoxide wird durch die teilweise Reduktion NO_x in Brennern mit niedriger Emission und durch Abstufung der zugeführten Luft zu Staubfeuerung erlangt. Die ungünstige Konsequens dieser Anordnung ist die Entstehung einer dauerhaften reduzierenden Atmosphäre in den Zonen der Feuerkammerkühlschirme, das die Ursache der beschleunigten Fortschreitung des Korrosionsvorgangs der Kühlschirmrohre, die Störanfälligkeit und das Anstellen des Betriebs von Kesseln bewirken. Die Geschwindigkeit der Korrosion gemessen mit der Geschwindigkeit des Flächenverlustes erreicht beispielsweise den Wert 1mm/10⁵h.

[0003] Bisher bekannte Methoden der Verhüttung vor Korrosion der Kühlschirme bestehen auf der Vorbereitung der verbrannten Kohle in der Hinsicht auf Reinheit und Sortiment, am Einspritzen brennbarer Additive zum Abgas, die verhütend vor Bedeckung der Rohre mit Absatz wirken, am Verbessern der Zusammensetzung von Luftbrennstoff zu Verminderung der Verbrennung der Nebenprodukte, am Einführen von schonenden die Kühlschirme vor der reduzierenden Atmosphäre Schutzluftsystem oder auch am Aufspritzen auf die Kühlschirme thermischer Schutzüberzüge vor der Gas und Absatzkorrosion. Solche Bemühungen lösten nur teilweise die Korrosionsprobleme und außerdem waren sie beschränkt durch die ekonomischtechnischen Bedingungen. Das thermische Aufspritzen der Schutzüberzüge fand keine weitere Anwendung wegen der hohen Überzugsmaterialkosten, welche ungefähr 100 USD/kg betragen. Es wurden beispielsweise Überzüge angewendet auf der Basis solcher Elemente wie Chrom, Nickel, Cobalt, Titanium, Wolfram, Vanadium, Yttrium oder Hafnium.

[0004] Bekannt sind auch Vorschläge der Bildung von Aluminiumüberzügen an den Flächen von den in extremalen Bedingungen arbeitenden Einrichtungen. Zum Beispiel ist aus dem amerikanischen Patentgesuch nr 601 416 59 die Methode der Erzeugung Diffusionsaluminiumüberzugs auf einer Unterlage bekannt, beispielsweise auf einem Turbogasmotorteil, welche auf dem Unterbringen der Unterlage in einer entsprechenden Anstreichkammer in einer Inertgas - oder reduzierenden Gasatmosphäre besteht. Diese Methode kann nicht ausgenutzt werden in den Staubfeuerkammern bei großen Ausmaßen der Kühlschirme, wobei sie dem angefertigten Überzug nicht den erforderten Schutz vor der Hochtemperatur Gaskorrosion garantiert, was in den mit Kohlenstaub beheizten Kesselfeuerungen vorkommt.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung einer Verfahren der Anfertigung des Antikorrosionsschutzüberzugs an den neuen Elementen der Kühlschirme die sich nach dem anmontieren im Kessel direkt im Wirkungsgebiet der mit Kohlenstaub beheizten Feuerung befinden.

[0006] Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung löst diese Aufgabe. Das Wesen das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin daß in der ersten Phase die Strahlungs-Abreibung der Unterlage zu Reinheit Sa 3 und Rauhigkeit Rz von 35 bis 100 µm bei Druck der Druckluft von 5 MPa bis 12 MPa durchgeführt wird, in der zweiten Phase im Verfahren des Plasmaspritzens wird Aluminiumpulver mit Reinheit 99,5 Al und Granulation von 40 µm bis 200 µm - verteihaft 120 µm bei spritzdistanz von 5 mm bis 20 mm - am günstigsten 10 µm angewendet, Spannung U - von 45 bis 70 V - am günstigsten 58 V, Strom I von 350 bis 420 A in der Argon Atmosphäre von 2000 I/h bis 3000 I/h und dem Druck der Plasmagase P - von 1,5 bis 4 MPa - am günstigsten 3 Mpa und in der dritten Phase wird die fertiggestelle obere Deckschicht vor der Gashochtemperatur Korrosion in die Gestalt Aluminiumoxid (Al₂O₃) widerstandsfähig gemacht und das Anregen der Diffusion Al zu Unterlage durch zusätzliche Erhitzung in der Temperatur von 350 bis 650°C innerhalb von 4 bis 8 h durchgeführt.

[0007] So angefertigter antikorrosioneler Überzug der Kühlschirme in mit Kohlenstaub beheizten Feuerkammern erlaubt die Erlangung einer guten Haftfähigkeit zu Unterlage also zu dem Stahlkühlschirm im Kessel, mit einer Bindungskraft Minimum 40 MPa. Dieser Überzug kann eine Dicke von 50 µm bis 400 µm haben und charakterisiert sich durch eine niedrige Porosität. Eine wesentliche Eigenschaft und zugleich Vorteil dieser Methode der Erfindung ist die Anwendung vom billigen Überzugsmaterial wie Aluminium und die Auswahl der entsprechenden Parameter für die dreiphasige Bearbeitung des Plasmaspritzens mit der Erzeugung in der dritten Phase eines zweischichtigen Überzugs deren obere Deckschicht zusätzlich eine Aluminiumschutzfläche bildet in der Gestalt Aluminiumoxid (Al₂O₃) mit beschützenden hohen antikorrosion Parametern bei extremalen Bedingungen, die in der mit Kohlenstaub beheizten Kesselfeuerung herrschen.

[0008] Beispiel. In der ersten Phase wird die Reinigung der Unterlage, also der Stahlkühlschirmrohre durch die Strahlungs-Abreibung-Bearbeitung zu Reinheit Sa 3 und mittel Rauhigkeit Rz 80 µm angewandt. Zu dieser Bearbeitung kann man Schlacke, bruchrauhen Gußeisenschrot, bruchrauhe Stahl, Korund, Elektrokorund mit Körnigkeit 0,9 mm anwenden. Der Druch der Druckluft bei der Strahlungs-Abreibung-Bearbeitung beträgt 10 MPa. In der zweiten Phase im Verfahren der Plasmaspritzung wird Aluminiumpulver mit Reinheit 99,5% Al und Granulation 120 µm angewandt:

Spritzdistanz L = 10 mm

Spannung U = 58 V

Strom I = von 350 bis 480 A

Argon = 2500 I/h

Durchflußdruck der Plasmagase P = 3 MPa.

[0009] In der dritten Phase wird die fertiggestellte obere Aluminium Deckschicht vor der Gashochtemperatur Korrosion widerstandsfähig gemacht und zum Erlangen der maximalen Diffusion Al zu Unterlage eine zusätzliche Erhitzung in der Temperatur von 450°C innerhalb 5 Stunden durchgeführt.

Ansprüche

1. Das Verfahren der Anfertigung von Antikorrosionsschutzüberzug der die Unterlage bildende Kühlschirme in Feuerkammern, durch Plasmaspritzen dieser Kühlschirme mit Überzugsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß in derersten Phase die Strahlungs-Abreibung der Unterlage zu Reinheit Sa 3 und Rauhigkeit Rz von 35 bis 100 µm bei Druck der Druckluft von 5 MPa bis 12 Mpa durchgeführt wird, in der zweiten Phase im Verfahren des Plasmaspritzens wird Aluminiumpulver mit Reinheit 99,5 Al und Granulation von 40 µm bis 200 µm - vorteihaft 120 µm bei Spritzdistanz von 5 mm bis 20 mm - am günstigsten 10 mm angewendet, Spannung U - von 45 bis 70 V - am günstigsten 58 V, Strom I von 350 bis 420 A in der Argon Atmosphäre von 2000 I/h bis 3000 I/h und dem Druck der Plasmagase P - von 1,5 bis 4 MPa - am günstigsten 3 MPa, und in der dritten Phase wird die fertiggestellte obere Deckschicht vor der Gashochtemperatur Korrosion in die Gestalt Aluminiumoxid (Al₂O₃) widerstandsfähig gemacht und das Anregen der Diffusion Al zu der Unterlage wird durch zusätzliche Erhitzung in der Temperatur von 350 bis 650°C innerhalb von 4 bis 8 h durchgeführt.

Zeichnung