发电锅炉材料与防护涂层的磨蚀机制与研究展望

摘要

作为目前主要的电力供应设备和CO_(2)排放场所,随着"碳达峰-碳中和"目标的提出,燃煤发电锅炉逐渐向零碳/低碳排放的生物质发电锅炉和生物质-燃煤混烧发电锅炉方向发展。燃煤及生物质中含硫、含氯组分的腐蚀及磨损行为对锅炉安全长效运行构成严重威胁,因此,沉积防护涂层成为提高锅炉耐蚀耐磨性能的便捷高效手段。本文综述了目前燃煤锅炉、生物质锅炉及生物质-燃煤混烧锅炉基体材料和防护涂层在高温腐蚀及冲蚀磨损方面的研究成果,针对燃煤及生物质燃烧环境,总结了高温硫酸盐腐蚀及碱金属氯化物腐蚀机理,阐述了生物质-燃煤混烧环境中灰沉积-冲击机制,介绍了目前锅炉基体材料的应用现状,归纳了在腐蚀和磨损不同环境下合金涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷涂层的设计原则、制备方法及应用现状。指出了当前锅炉防护研究亟待解决的问题,包括:热腐蚀机理研究不深入,缺乏准确的腐蚀-磨损预测模型,防护涂层种类较少。最后,提出采用材料基因组工程及机器学习方法来加速材料研发,开展腐蚀-磨损机理及多因素耦合模型的研究,同时强调粉末合成设计-涂层结构设计-服役性能评价一体化研究对新型防护涂层研发的重要性。