[发明专利]一种具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼钢厂的高炉顶压回收透平机发电装置，尤其涉及一种具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机。

背景技术

TRT是Top Gas Pressure Recovery Turbine英语缩写，中文译为“高炉顶压回收透平机发电装置”。是一种利用高炉煤气顶压来进行发电的装置，该技术是利用高压煤气压力能拖动TRT的透平机转子进行旋转作功，并由与之串联的发电机将机械能转换成电能。工作转速为3000rpm(第一阶临界转数设计为1800rpm；第二阶临界转数设计为6400rpm)。

叶片是转子系统的主要零件，叶片材料为2Cr13，并进行过调质处理。TRT 叶片在高速、含有高炉炉尘及有腐蚀气体介质的条件下工作，工况复杂，工作周期厂。经除尘后，大部分炉尘得以除去，但在气相介质中仍残留一定数量的炉尘、水气以及因高炉原料不纯而产生的多种酸性气体，如H₂S、HCl、CO₂等。由于冲刷和腐蚀的存在，煤气管线中的一些腐蚀产物也会混在煤气中，最终进入TRT 装置的是气-汽-固组成的多相流；高炉煤气进入TRT装置后，因膨胀做功，温度逐渐降低，煤气中酸性气体溶解在凝结水中，会在叶片表面形成一层酸性水膜，对叶片表面透水腐蚀。

炉尘在气流带动下，流过金属表面时会产生滑动磨损和直射磨损。滑动磨损主要是由微观切割所引起，部件表面磨损后会留下一道沟槽。直射磨损主要是金属材料部件表面疲劳磨损，灰尘被压入金属材料部件中形成一个个塑性变形凹坑，在大量灰粒反复作用下，凹坑渐渐形成一个塑性变形的薄层，当灰粒的作用负荷超过此塑性变形的极限强度时，这层表面被破坏、掉落，从而形成磨损。

叶片过快的磨损、腐蚀会给机组带来负面影响，其表现主要是例如：机组效率过快地降低、叶片过快地磨损和腐蚀给转子系统带来整体振动过大(转子系统的振动对叶片会产生一定的负面影响，并降低其使用寿命)。特别是在煤气干式除尘运行模式下，煤气温度较湿式除尘模式下提高了近150℃，煤气中析出的氯离子严重腐蚀透平机动、静叶片，使得动叶片运行寿命在8个月左右。由于叶片的异常，经常迫使机组无法正常运行。综上所述，现有的高炉顶压回收透平机发电装置效率低，使用寿命短等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中炼钢厂的TRT透平机所存在的缺陷，提供一种具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机，包括TRT透平机动叶片及静叶片，所述TRT透平机动叶片及静叶片的外表面均设置有一层纳米保护层。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述动叶片表面的纳米保护层采用等离子喷涂WC纳米陶瓷材料涂层。

进一步地优选地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述动叶片表面的纳米保护层的厚度为200-300μm。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述静叶片表面的纳米保护层采用超音速喷涂纳米陶瓷-金属复合材料Co-WC涂层。

进一步地优选地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述静叶片表面的纳米保护层的厚度为150-240μm。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述TRT 透平机透平共分为2级(即2级动叶片、2级可调节角度的静叶片)，其中：

第1级静叶片数：20-30片；第2级静叶片数：20-30片；

第1级动叶片数：20-30片；第2级动叶片数：20-30片。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，动叶片、静叶片不同的使用需求采用不同的原始材料、工艺技术制备纳米涂层，以达到风机的综合使用性能，抵御工作条件下的失效。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述纳米涂保护层是一种采用纳米陶瓷复合材料所制备的具有耐磨损、耐酸碱腐蚀、耐高温、抗汽蚀的纳米结构的功能性涂层。

进一步地，在所述的具有耐磨损耐腐蚀纳米涂层的TRT透平机上，所述纳米保护层为掺杂了纳米氧化镧(La₂O₃)颗粒的复合涂层，所述纳米氧化镧的添加量为复合涂层的3-10％。

进一步优选地，所述动叶片表面的纳米保护层采用等离子喷涂掺杂8-10％纳米氧化镧颗粒的WC纳米陶瓷材料。