尾部受熱面的磨損和低溫腐蝕及積灰

1、第十七章 尾部受熱面的磨損和低溫腐蝕及積灰,一、對(duì)流受熱面的磨損特征 攜帶有灰粒和未完全燃燒燃料顆粒的高速煙氣通過受熱面時(shí)，粒子對(duì)受熱面的每次撞擊都會(huì)剝離掉極微小的金屬削，從而使受熱面管壁變薄。磨損一般發(fā)生在煙溫低于1150K、壁溫低于750K的低過、低再、省煤器和空預(yù)器區(qū)域。 磨損機(jī)理 沖蝕磨損：當(dāng)灰粒相對(duì)管壁表面的沖擊角較小時(shí)，對(duì)管壁表面產(chǎn)生的是切削作用。 撞擊磨損：當(dāng)灰粒相對(duì)管壁表面的沖擊角較大時(shí)，或接近于垂直，使管壁表面產(chǎn)生微小的塑性變形或顯微裂紋,第一節(jié) 尾部受熱面的飛灰磨損,管子磨損的區(qū)域 受熱面管子的磨損是不均勻的。 管外煙氣橫向沖刷 管內(nèi)煙氣縱向沖刷 爐內(nèi)易受熱面磨損的區(qū)域 煙

2、氣流動(dòng)方向變化 煙氣走廊 吹損 磨損的危害 受熱面壁厚減小，強(qiáng)度降低，甚至破壞，導(dǎo)致管子泄漏，影響鍋爐的安全運(yùn)行。 增加檢修工作量和鋼材（修復(fù)或更換）耗量,第一節(jié) 尾部受熱面的飛灰磨損,第一節(jié) 尾部受熱面的飛灰磨損,二、煤灰的磨蝕性 煤灰的化學(xué)組成、顆粒形狀和尺寸是影響煤粉灰磨蝕性的重要因素。 煤灰顆粒主要是鋁硅酸鹽玻璃體，硬度大，具有一定磨蝕性； 特別是其中的石英顆粒，硬度大、顆粒形狀一般不規(guī)則，具有很強(qiáng)的磨蝕性； 大顆粒具有強(qiáng)的磨蝕性。 三、煤灰的磨蝕特性的判別 灰磨損指數(shù)（我國(guó)常用指數(shù)） Hab 10%，磨損傾向輕微 Hab 10-20%，磨損傾向中等 Hab 20% ，磨損傾向嚴(yán)重,第

3、二節(jié) 飛灰磨損速率,飛灰磨損速率：因飛灰引起的單位時(shí)間金屬厚度最大磨損速度。 磨損的影響因素 飛灰濃度（灰量） 煙氣流速 大部分研究表明，磨損速率與飛灰顆粒速度的34次方成正比關(guān)系。 灰粒特性（灰磨蝕指數(shù)、灰中所含石英的相對(duì)量） 煙氣溫度 管束的排列與沖刷方式（順列） 煙氣走廊 運(yùn)行因素,一、設(shè)計(jì)時(shí)選用合理的煙氣流速 需綜合考慮磨損、積灰和傳熱三方面的因素來合理選擇煙速 二、防止局部空間飛灰速度和飛灰濃度過高 轉(zhuǎn)向室后防磨 豎井煙道兩側(cè)防磨 三、在磨損嚴(yán)重部位裝防磨裝置 省煤器防磨裝置 管式空氣預(yù)熱器防磨：加裝200 mm內(nèi)部套管或焊接短管 四、采用鰭片管式省煤器和膜式省煤器等 改變流動(dòng)均勻性

4、，減輕局部磨損，強(qiáng)化傳熱，節(jié)約金屬，也允許采用較大的節(jié)距,第三節(jié) 尾部受熱面的防磨保護(hù),一、煙氣的水露點(diǎn)、酸露點(diǎn)和低溫腐蝕 水露點(diǎn)：煙氣中水蒸汽開始凝結(jié)的溫度。煙氣中水蒸汽的露點(diǎn)低達(dá)4554。 酸露點(diǎn)：煙氣中硫酸蒸汽的凝結(jié)溫度。煙氣酸露點(diǎn)可達(dá)140160甚至更高。煙氣中SO3濃度（或硫酸蒸汽濃度）越高，酸露點(diǎn)越高。 低溫腐蝕 當(dāng)燃用含硫燃料時(shí)，硫燃燒后形成SO2，其中一部分會(huì)進(jìn)一步氧化成SO3，SO3與煙氣中水蒸汽結(jié)合成為硫酸蒸汽。 當(dāng)受熱面的金屬壁溫低于酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸汽就會(huì)在壁面上凝結(jié)，對(duì)金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕作用,第四節(jié) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)腐蝕-低溫腐蝕,低溫腐蝕 腐蝕的位置：通常發(fā)生在低溫級(jí)

5、空氣預(yù)熱器中空氣和煙氣溫度最低的區(qū)域。對(duì)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，發(fā)生在空預(yù)器的冷段。 腐蝕的危害 嚴(yán)重影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 管式空預(yù)器管子穿孔，增加漏風(fēng)，致使送風(fēng)不足，導(dǎo)致燃燒惡化和降低經(jīng)濟(jì)性； 使回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的蓄熱元件嚴(yán)重腐蝕，影響傳熱效果； 加重積灰甚至堵灰（特別是回轉(zhuǎn)式空預(yù)器），增加阻力，影響經(jīng)濟(jì)性,第四節(jié) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)腐蝕-低溫腐蝕,低溫腐蝕 影響因素：包括所有影響煙氣中SO3濃度的因素。 燃煤含硫高； 爐內(nèi)燃燒（過量空氣系數(shù)大）； 受熱面及飛灰成分的催化； SCR催化劑的催化； 飛灰中堿金屬和堿土金屬（主要是Ca）的固硫,第四節(jié) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)腐蝕-低溫腐蝕,第四節(jié) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)

6、腐蝕-低溫腐蝕,三、腐蝕和堵灰 硫酸蒸汽凝結(jié)成液態(tài)硫酸，不僅會(huì)腐蝕金屬，而且還會(huì)粘結(jié)煙氣中的灰顆粒，引起積灰，嚴(yán)重時(shí)將造成煙氣通道堵灰。 同低溫腐蝕一樣，嚴(yán)重積灰或堵會(huì)也主要發(fā)生在低溫段空氣預(yù)熱器。 腐蝕與堵灰往往是相互促進(jìn)的。 堵灰不僅影響傳熱，使排煙溫度升高，降低鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，而且由于煙氣阻力劇增，會(huì)使引風(fēng)機(jī)過載而限制鍋爐出力，甚至造成設(shè)備損壞而被迫停爐,第四節(jié) 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)腐蝕-低溫腐蝕,四、腐蝕速度及受熱面壁溫 低溫腐蝕的規(guī)律是酸凝結(jié)濃度、酸沉積量和受熱面金屬壁溫三個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。 硫酸濃度對(duì)受熱面對(duì)受熱面腐蝕速度的影響 凝結(jié)的酸量影響腐蝕速度，隨著凝結(jié)酸量的增加，腐蝕加劇

7、。 管壁上凝結(jié)的酸量與管壁溫度的關(guān)系 腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域有兩個(gè)： 一是發(fā)生在壁溫低于酸露點(diǎn)15左右處； 另一個(gè)是發(fā)生在壁溫在水露點(diǎn)附近。 壁溫在水露點(diǎn)和酸露點(diǎn)之間，存在著一個(gè)腐蝕較輕的區(qū)域。 受熱面壁溫和空氣預(yù)熱器最低壁溫的計(jì)算,第五節(jié) 防止和減輕空氣預(yù)熱器低溫腐蝕的措施,一、提高空預(yù)器受熱面的壁溫 適當(dāng)提高排煙溫度 提高空預(yù)器入口空氣溫度（暖風(fēng)器或熱風(fēng)再循環(huán)） 回轉(zhuǎn)式空預(yù)器（壁溫較高） 二、冷段受熱面采用耐腐蝕的材料 三、采用降低露點(diǎn)或抑止腐蝕的添加劑 四、降低過量空氣系數(shù)和減少漏風(fēng),第六節(jié) 尾部受熱面的積灰和防止,一、尾部受熱面的積灰 積灰產(chǎn)生的原因及過程 當(dāng)攜帶飛灰的煙氣橫向沖刷受熱面管束

8、時(shí),在管子背風(fēng)面形成旋渦區(qū),小于30m的小顆粒跟隨氣流卷入旋渦區(qū)，在管壁上沉積下來，形成楔形積灰。 積灰在一定的煙氣速度下經(jīng)一段時(shí)間后，積灰不再增加，即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。（細(xì)顆粒沉積過程和粗顆粒對(duì)沉積層的破壞過程綜合作用的結(jié)果） 低溫受熱面積灰一般是干松狀的松散性積灰 積灰也可能由酸蒸汽或水蒸汽的凝結(jié)引起，將灰粒粘聚在受熱面上 積灰的影響 傳熱量減少，排煙熱損失增加 堵塞煙道，阻力增加，風(fēng)機(jī)電耗隨之增加，以至降低鍋爐出力甚至停爐 可能導(dǎo)致低溫腐蝕,第六節(jié) 尾部受熱面的積灰和防止,一、尾部受熱面的積灰 影響積灰的因素(省煤器) 煙氣流速 管束的排列（錯(cuò)列和順列），管間節(jié)距 管徑 灰分顆粒的大小 氣流

9、方向 防止措施 足夠高的煙速（考慮磨損和傳熱） 合理布置受熱面（錯(cuò)列布置） 采用小管徑 正確設(shè)計(jì)和投用吹灰裝置，優(yōu)化吹灰 二、空氣預(yù)熱器的積灰與防止,1磨損的特點(diǎn)防止或減輕局部磨損的措施。 2磨損的影響因素和飛灰磨蝕特性的影響。 3尾部受熱面?zhèn)鳠?、積灰和磨損與煙氣流速。 4尾部受熱面防磨的措施。 5低溫腐蝕及其影響因素。 6低溫腐蝕的危害和防止或減輕空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕的措施。 7尾部受熱面積灰的特點(diǎn)和影響因素。 8防止和減輕省煤器積灰的措施,本章小結(jié),磨損的區(qū)域 第一排管，迎風(fēng)面撞擊角為3050時(shí)，磨損量達(dá)到最大。 對(duì)多排管束時(shí)第一排以后的各排管子，錯(cuò)列時(shí)磨損集中在2530區(qū)域，順列時(shí)集中在60處。 錯(cuò)列管束，s1/d=s2/d=2時(shí)，最大磨損的管排是第二排。 s1/d2時(shí)，最大磨損的管排往往不是在第二排，而是移至管束深處。 順列管束磨損最