鍋爐的安全運行

1、情景五鍋爐的安全運行任務一鍋爐受熱面的磨損與腐蝕空氣預熱器積灰和腐蝕的原因:造成空氣預熱器積灰和腐蝕的主要原因是鍋爐煙氣中含有水蒸汽、硫的燃燒產物、硫在燃燒時,除部分殘留在灰渣中,其余大部分生成SO2,在一定條件下少部分進一步氧化成SO3。煙氣中含有量的多少與燃燒方式、運行工況、燃料的含硫量及灰的化學成分有關。SO3與水蒸汽結合后,生成硫酸蒸汽,當它在金屬表面上凝結時,便對金屬產生腐蝕;同時凝結在金屬表面的硫酸露水與煙氣中的灰黏在一起,會越結越多造成預熱器堵塞。在實際上從中,末級空氣預熱器由于處在煙氣和空氣溫度較低處,其發(fā)上機會和腐蝕的可能性最大。飛灰對受熱面的磨損類型含有硬顆粒物質的流體相對

2、于固體運動,使固體表面產生的磨損稱為沖蝕(或沖擊磨損。沖蝕有兩種基本類型,一類叫沖刷磨損,另一類叫沖擊磨損。這兩類磨損的金屬流失過程的微觀形貌是不完全相同的。沖刷磨損時顆粒相對于固體表面沖擊角小,甚至接近于平行,顆粒垂直于固體表面的分速度使得它鍥入被沖擊的物體,而顆粒與固體表面的分速度使得它沿物體表面滑動,兩個分速度合成的效果即起一種刨削的作用。如果被沖擊的物體經不起這種作用,即被切削掉一塊。如此經過大量、反復的作用,固體表面就將產生磨損。而裝機磨損時指顆粒相對于固體表面沖擊角較大,或接近于垂直時,以一定的運動速度裝機固體表面使其產生微小的塑性變形或纖維裂紋,在長期、大量的顆粒撞擊下,逐漸使塑

3、性變形層整片脫落而形成了磨損。一般在鍋爐受熱面的磨損中,煤灰顆粒與受熱面的沖擊角在0°90°之間,因此鍋爐受熱面的磨損是以上兩類磨損基本類型的綜合結果。影響飛灰對受熱面磨損速度的各種因素(18-286一、灰粒硬度及形狀二、金屬的管壁硬度三、煤灰成分的影響四、灰粒直徑的影響五、飛灰濃度的降低六、煙氣速度的影響七、管子傾斜度的影響八、金屬氧化膜的影響九、煙氣成分的影響十、順列管束的磨損十一、煙氣上行、下行流動的影響.鍋爐受熱面常見的缺陷及分布范圍鍋爐受熱面常見的缺陷有:磨損、腐蝕、彎曲、變形、裂紋、疲勞、脹粗、過熱、損傷、鼓包、蠕變、刮傷等。本篇重點介紹磨損與腐蝕。一、磨損磨損

4、是鍋爐受熱面常見的缺陷之一,鍋爐受熱面布置在鍋爐的爐膛及煙道內,尤其是鍋爐尾部垂直煙道內的受熱面,長期受煙氣沖刷,煙氣中的灰粒使受熱面的管壁磨損減薄,這種由煙氣沖刷使受熱面管壁減薄現象稱為磨損。鍋爐受熱面的磨損速度與煙氣的流速、煙氣中灰粒的濃度及硬度、管束的布置方式等因素有關,其中煙氣的流速對受熱面的磨損影響最大。實驗測得,受熱面管子的磨損速度與煙氣流速的三次方成正比,因此必須有效的對煙氣流速進行嚴格控制。爐墻的漏風,煙道的局部堵灰,對流受熱面局部嚴重結渣,都會使煙道的局部煙氣流速過大,使受熱面管子局部磨損加劇。另外,當吹灰器工作不良時,高壓蒸汽會將受熱面的管子吹蝕,使管壁減薄。受熱面管子磨損

5、經常發(fā)生的區(qū)域是:冷灰斗、燃燒器、折焰角、人孔門以及吹灰口附近的水冷壁管子;煙氣轉向室前立式受熱面的下部管子;尾部豎直煙道布置的臥式受熱面管排上部第二三根管子、下部第二三根管子、管子支撐卡子邊緣部位、靠近爐墻的編排管子及個別突出管排的管子等。減少受熱面磨損的方法主要有:降低鍋爐負荷,減少煙氣流速;燃用優(yōu)質煤種,降低鍋爐煙氣中飛灰含量;改變管束布置方式,由錯列布置改為順列布置;清楚煙道結渣及堵灰,增加煙氣流通面積;減少爐墻漏風;加裝阻流板或防磨裝置等。鍋爐受熱面管子磨損的處理方法檢查鍋爐受熱面管子發(fā)生磨損時,應及時查找原因,采取可靠措施,防止磨損加劇。如果磨損比較嚴重,磨損量超過原管子壁厚的1/

6、3以上且磨損面積較大時,或鍋爐受熱面管子發(fā)生大面積磨損時,應及時換管;若磨損較輕,磨損量未超過原管子壁厚的1/3或磨損面積較小時,可采取以下方法進行處理:(1防磨瓦法防磨瓦法就是利用與受熱面管子相配合的防磨瓦,加裝在管子磨損的地方,用防磨瓦代替管子的磨損,以達到延長管子使用壽命的目的。防磨瓦法適用于管子普遍磨損,但磨損量較小的部位。使用防磨瓦法應注意,防磨瓦的尺寸應符合要求,加裝時應將防磨瓦與管子靠嚴,并且加裝要牢固,無松動現象。防磨瓦一定要加正,不允許出現偏斜現象,以防加劇管子的磨損。防磨瓦法也可用在吹灰孔附近的管子,防止管子被吹灰器吹蝕。(2補焊法在受熱面管子發(fā)生局部磨損,磨損比較嚴重且磨

7、損面積不大時,可采用對磨損處進行補焊的處理?？刹捎没鸷浮㈦娀『富驓寤『高M行修補加強,補焊完后用角向磨光機將補焊部位打磨圓滑、光亮,用這種方法可以在不換管的情況下,延長受熱面管子的使用壽命。(3噴涂法噴涂法就是利用噴涂技術在受熱面管子易于磨損的部位噴涂一層耐磨涂料來提高管子抗磨能力的一種方法。該方法適用于煙氣溫度較低的尾部垂直煙道的受熱面,對于未磨損或磨損較輕的管子使用噴涂效果較好。二、腐蝕腐蝕是鍋爐受熱面另一種常見缺陷,它的實質是受熱面表面的金屬與其他物質發(fā)生化學反應使金屬原子脫離金屬表面,這種現象成為腐蝕。按發(fā)生的部位可分為外部腐蝕與內部腐蝕兩種。(1外部腐蝕鍋爐受熱面長期處于高位煙氣中,受

8、高溫煙氣的熏烤,由于煙氣中含有一定量的多元腐蝕性氣體,它們在高溫條件下與受熱面管子表面的金屬發(fā)生化學反應,使受熱面管子的表面發(fā)生腐蝕。因為這種腐蝕發(fā)生在受熱面管子的外表面且又是在高溫條件下發(fā)生的,所以稱外部腐蝕或高溫腐蝕。外部腐蝕經常發(fā)生的區(qū)域是:鍋爐爐膛上方及爐膛出口布置的屏式過熱器,爐膛出口及水平煙道入口布置的立式對流受熱面,水冷壁的高負荷區(qū)域,如燃燒器附近的水冷壁管子等。減少鍋爐外部腐蝕的方法主要有:運行時調整好燃燒,降低爐膛火焰中心高度,減少熱偏差;燃用優(yōu)質煤種,降低鍋爐煙氣中腐蝕性氣體的含量;在易發(fā)生外部腐蝕的區(qū)域更換優(yōu)質耐腐蝕鋼管。(2內部腐蝕鍋爐受熱面管內發(fā)生的腐蝕稱為內部腐蝕,

9、內部腐蝕主要是由于受熱面管內水中含有O2、CO2等氣體,這些氣體在高溫條件下與管子內表面的金屬發(fā)生化學反應,使管子內表面發(fā)生腐蝕。另外,當鍋爐停止運行時,立式受熱面由于疏水不徹底,使立式受熱面下部的U形管內存有一定量的水,這些長期存在與管子內部的水對受熱面的管子造成腐蝕。長期停運的鍋爐防腐工作做的不好也會使受熱面的管子發(fā)生腐蝕。內部腐蝕主要發(fā)生的區(qū)域是:水冷壁或省煤器循環(huán)不好的區(qū)域,如前后墻布置燃燒器的爐膛四角水冷壁管子、省煤器邊排的管子;低溫煙氣區(qū)域立式受熱面下部的U型.管等。減少鍋爐內部腐蝕的方法主要有:提高除氧器的除氧效果,減少污水中的氧氣的含量;加強爐水循環(huán),保證一定的水流速度,使氣體

10、依附在管子內表面的機會減少;鍋爐停止運行時,采用帶壓放水,加強鍋爐立式受熱面的疏水,利用鍋爐余熱將關內的存水蒸發(fā)掉,盡量減少立式受熱面U型彎頭處的存水;做好鍋爐的防腐工作。防止高溫腐蝕的技術措施(18-3281、低氧燃燒2、均勻分布各燃燒器間的煤粉濃度3、防止受熱面壁溫局部過高4、在壁面附近噴空氣保護膜和采用側壁風技術5、控制合理的燃燒器區(qū)域熱負荷和爐膛出口煙溫6、上部風反切技術7、受熱面的用材選擇8、煙氣再循環(huán)9、正常投用吹灰器并加強化學監(jiān)督10、對管壁進行高溫噴涂防腐防磨11、采用添加劑任務二爐膛結焦和預防根據灰渣的結構特性,可分為下列四種類型:1、金屬性灰渣。這種灰渣有金屬光澤,通常在還

11、原性氣氛下,黃鐵礦含量較多的煤燃燒會形成這種灰渣。2、非晶體灰渣。為暗色的玻璃狀渣,通常在鍋爐的較高溫度區(qū)域內形成。3、多孔泡狀玻璃渣。這種渣通常也多在鍋爐的較高溫度區(qū)域內形成。4、熔渣。在爐內高溫區(qū)域內,積灰熔融燒結成熔渣,是含砂粒性的晶體結構。受熱面的結渣過程:煤粉爐內煤粉在0.030.05s的時間內即被加熱到1600或更高的溫度,在很高的溫升速度下,灰中礦物質的蒸發(fā)、分解、氧化、揮發(fā)以及熔融成結晶體的過程幾乎同時進行。一般認為:煤粉爐內,穿過爐膛火焰的全部灰粒都是被液化的,在表面張力的作用下,會收縮成球形,粘度約為10100Pa·s。如果處于熔融或半熔融狀態(tài)的灰到達受熱面前,如

12、果尚未足夠冷卻成凝固狀態(tài),則很容易粘附在受煙氣(火焰沖刷的受熱面或爐墻上。一般認為,結渣的過程可分為如下幾個階段:(1由于擴散作用,在管子四周形成薄的、白色的、很細的灰沉積層,它不受煙氣速度高低的影響。(2內部燒結層在鍋爐管迎煙氣側由灰粒的初期撞擊形成,約有幾毫米厚,這一層中的粒子由于表面粘性而彼此接合。一般來說,這一層不能由其他的灰粒撞擊或吹灰而完全清除。(3外部燒結層的形成。隨著內部燒結層的變厚,積灰表面的溫度升高到接近煙氣溫度,在煙氣溫度達到足夠高時,并存在足夠多的、使飛灰熔融的鈉的情況下，將在積灰層的向煙氣側形成熔融相，這些熔融相捕集撞擊在其上的顆粒，并 產生燒結反應等作用結合成堅實的

13、積灰，灰層變厚，灰溫升高，導致惡性循環(huán)， 使灰層表面形成熔融相， 熔融灰渣在重力作用下開始向下流動，從而可能形成液 態(tài)渣層。 對結渣過程中的第一階段，及底層積灰層的形成，必須予以特別的關注。該 底層沉積層也稱為原生層，一般多為 0.20.5mm。它具有良好的灼熱性能，它 的出現不僅引起爐膛溫度的升高， 而且還造成了被覆蓋的受熱面管子外表溫度比 原來高很多， 然后再這層上出現厚的多的覆蓋層。首次出現結渣的時間總是取決 于原生層出現的時間。其產生的機理，一直有不同的解釋。較普遍的看法是：煤 種燃燒過程中其所含堿性礦物質揮發(fā)， 并在煙氣的作用下形成堿金屬的硫酸鹽或 碳酸鹽。因為硫酸鈉的熔點（888）

14、低于硫酸鉀（1072） ，同時現場試驗也說 明硫酸鉀的沉積速度小于硫酸鈉， 所以可認為堿金屬中鈉對形成高溫底層沉積層 的影響大一些。原生層中也有 SiO2，這是因為 SiO2 在爐膛高溫環(huán)境下也會發(fā)生 升華。 而對于燃燒無結渣特性的煤，原生層的產生主要是由于相當小的灰粒因粘 附力而附著在受熱面管上。 爐內結渣對運行特性、對流受熱面運行特性的影響（18-238） 減少鍋爐受熱面結渣的可能措施（18-269） 結渣的危害 煤粉爐中，熔融的灰渣粘結在受熱面上的現象叫結渣（現場叫結焦） 。結渣 對鍋爐的安全運行與經濟運行會造成很大的危害，主要有以下三個方面： （1）降低鍋爐效率 當受熱面上結渣時，受熱面上工質的吸熱降低，以致煙溫升高，排煙熱損失 增加。如果燃燒室出口結渣，在高負荷時會使鍋爐通風收到限制，以致爐內空氣 量不足；如果噴燃器出口處結渣，則影響氣流的正常噴射，這些都會造成化學不 完全燃燒損失和機械不完全燃燒損失的增加， 由此可見， 結渣會降低鍋爐熱效率。 （2）降低鍋爐出力 水冷壁上結渣會直接影響鍋爐出力，另外，煙溫升高會使過熱汽溫升高，為 了保持額定汽溫，往往被迫降低鍋爐出力。有時結渣過重（如爐膛出口大部分封 住、冷灰斗封死等）還會造成