前言
沾污和结渣是长期以来困扰电站锅炉领域的一大难题。近年来由于电站锅炉燃用燃料的多变性，使得沾污和结渣问题显得尤为突出。运行中常常遇到水冷壁吸热不足、炉膛出口烟温偏高、对流受热面挂渣、管壁温度超温、减温水投入量过大等诸多衍生问题，极大地影响了电站锅炉的安全稳定运行和机组的经济性。通过大量的实验室研究发现，高温纳米陶瓷材料涂层具有耐高温腐蚀、耐磨损、抗沾污结渣等诸多优异的工艺性能，可应用于电站锅炉炉内喷涂，改善锅炉性能。本文通过对某670t/h超高压自然循环锅炉实施高温纳米陶瓷材料涂层喷涂改造后的性能试验研究，对喷涂后的锅炉性能改善情况及机组经济性进行了分析，以期在后续的工程应用中起到一定的指导意义。
1 高温纳米陶瓷材料涂层介组
高温纳米陶瓷涂层是将复合稀土纳米陶瓷浆料喷涂于金属或非金属基材表面，经干燥固化升温后形成复合稀土纳米陶瓷薄膜层，纳米陶器涂层具有优异的高温稳定性、抗腐蚀能力和硬度及非漫润性的表面力学特性，与基材以化学键形式紧密，能够全面提升基材的表面物理和化学特性。
高温纳米陶瓷材料涂层的作用机理如下：
（1）致密的陶瓷薄膜隔绝了基质与外部环境的接触，同时发挥了纳米陶瓷涂层的抗氧化、耐高温腐蚀、耐磨损等性能，附着在基材表面，全面提升基质材料性能和可靠性，有效防止基质材料的氧化、高温腐蚀和磨损。
（2）纳米陶瓷涂层由特殊配方经纳米化工艺加工而成的，比表面能小，使得熔融的灰粒很难蒙古附在受热面上，具有良好的抗沾污结渣性能。
（3）纳米陶资涂层具有高发射率、高热导率，喷涂后能够提高水冷壁黑度，增强水冷壁吸热量，使炉膛整体温度有所降低，基质材料能够在相对较低的温度水平下运行。
2 喷涂工程简介
某电厂4号锅炉是东方锅炉（集团）股份有限公司生产的一次中间再热、单炉膛、燃烧器四角布置切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构H型超高压自然循环汽包锅炉，锅炉型号为DG-670/13.7-21。
由于掺烧新疆准东煤，该台锅炉沾污结渣现象严重，运行过程中常出现受热面壁温高、减温水投入量大、吹灰频次高等问题。为缓解此类问题，采用高温纳米陶瓷材料对4号锅炉水冷壁实施“炉内高温纳米陶资覆层材料喷涂”改造工程。炉内喷涂范围为第一层喷燃器（标高17000mm)至屏式过热器底部区域（标高38000mm），展开面积合计约1200d。
小结
（1）由于喷涂后，炉膛及屏式过热器部分结渣减轻，锅炉可降低氧量运行。喷涂后，各负荷实际运行氧量均有下降，对比炉内喷涂前后锅炉效率试验结果，100%额定负荷下，由于运行氧量降低，排烟热损失下降，炉内喷涂后锅炉效率较喷涂前有了一定程度的提高。
（2）对比炉内喷涂前后减温水量测试结果，在炉内喷涂高温纳米陶瓷材料后，过热器减温水量减少约25t/h，同比下降约88%。对比喷涂后11月份和喷涂前7月份数据，2个月份的负荷率均为70%左右，从累计投入的过热器减温水量来看，炉内喷涂后，月度过热器总减温水投入量11月份比喷涂前7月份同比下降75.2%。
（3）炉内喷涂高温纳米陶瓷材料后，炉膛沾污和结渣情况明显减轻，炉膛吹灰器投运时长缩短，喷涂后11月份与喷涂前7月份相比，吹灰器累计投运频次下降58.2%。通过热成像图可以看出，位于第一层喷燃器下部的未喷涂区域壁面清洁度比炉膛己喷涂区域差，炉内喷涂高温纳米陶瓷材料明显减轻了炉膛沾污和结渣情况。采用光学高温仪通过人孔门对后屏底部烟温进行测量，100%额定负荷下后屏底部烟温为1161•c，低于设计值1280°c.炉内喷涂高温纳米陶瓷材料后，炉膛吸热量增
加，炉膛温度降低，具有明显减轻炉膛结渣的作用。
（4)100%额定负荷工况下，投运上3层磨煤机，甲侧过热蒸汽温度偏低，仅能达到约530•c;60%额定负荷工况下，投运上部2层磨煤机，甲
侧过热蒸汽温度仅能达到约526℃。过热蒸汽温度未能达到额定值。造成目前汽温偏低及两侧汽温偏差的原因分析：炉内喷涂改造后，炉膛吸热量增加，炉膛出口烟气温度降低，同时炉内燃烧存在偏斜，炉膛出口烟温有一定偏差，加之喷涂改造中对喷涂区域和面积没能按计划实施，造成对流受热面吸热不足，从而导致汽温偏低和两侧汽植偏差。
（5）锅炉实施高温纳米陶瓷材料喷涂区域主要为水冷壁，炉膛吸热量增加，炉膛出口烟温有所降低，但过热器管壁未进行喷涂，且受热面清洁度较差，导致过热蒸汽温度偏低，为保证过热蒸汽温度不至偏离额定蒸汽温度过多，运行过程中采取了技运上层磨煤机，抬高火焰中心的运行方式，因此排烟温度并未得到降低。
（6）炉膛水冷壁喷涂高温纳米陶瓷材料可增加炉膛吸热量，须针对锅炉和燃料的实际情况计算喷涂面积和区域，否则可能引起过热蒸汽温度无法达到额定蒸汽温度，从而影响到机组热力循环效率。
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