vv 积灰与结渣积灰与结渣vv 受热面的磨损受热面的磨损vv 受热面的腐蚀受热面的腐蚀第七章 锅炉受热面烟侧运行问题v 积灰与结渣积灰与结渣积灰：灰沉积物的温度已低于灰熔点时在受热面 上出现的积聚现象，多发生在锅炉的对流受热面 上，如过热器、省煤器、空预器等结渣：熔融态灰沉积物在受热面管壁上出现的积 聚现象，主要由烟气中夹带的熔化的灰粒碰撞在 炉膛、水冷壁管上被冷却凝固而形成，多发生在 炉内辐射受热面上，如水冷壁、屏式过热器等§1 水冷壁的结渣1. 水冷壁结渣的危害： ①降低炉内水冷壁的吸热能力，炉温升高，导致水冷壁 高温腐蚀，燃料消耗量增加 ②使炉膛出口烟温提高，可能导致过热器超温同时锅 炉排烟温度升高，降低锅炉运行经济性 ③局部结渣影响水冷壁吸热均匀性，并导致高温对流受 热面吸热不均，管间热偏差增大 ④严重结渣可能造成冷灰斗出渣不畅，大焦块脱落可能 压灭炉膛火焰，导致熄火，甚至砸坏冷灰斗及水冷壁 管，对锅炉安全运行构成重大危害2. 结渣机理：在炉内燃烧的高温状态下，煤灰中大部分成分处于熔融 态，具有很强的粘结能力，当接触到温度较低的受热面 管壁时，就会发生凝固并牢牢的粘结在管子表面。
随着 粘结灰层的积聚，灰层厚度增加，其表面温度也不断升 高，灰渣层表面也成为熔融态，并不断捕获未熔融煤灰 ，形成很大的焦块结渣是自动加剧的过程 3. 影响因素： ①炉内温度：炉内温度↑，熔融态灰分↑，结渣可能性越 大炉内温度分布不均，靠近水冷壁附近的局部区域温 度过高，也会导致水冷壁结渣②热负荷：qA和qB越大，燃烧器区域放热量越大，温度越 高，易产生结渣 ③炉内气氛：还原性气氛下灰熔点降低，更易结渣 ④炉内流场：正常情况下灰粒应不会直接碰撞水冷壁，当 炉内空气动力场不良时，如切圆直径过大，旋流燃烧器 热负荷不均，煤粉气流离析等，都会导致气流贴壁或冲 墙，促使灰粒碰撞水冷壁，结渣可能性变大⑤灰熔点和灰分组成：灰熔点↓，结渣可能性越大碱性 氧化物可降低灰熔点⑥卫燃带影响：卫燃带将水冷壁与火焰隔开，使水冷壁吸 热减少，卫燃带壁面温度较高，易发生严重结渣因此 对敷设卫燃带的锅炉，切圆可选择偏小一点4. 防治措施：①选择灰熔点较高的煤作为锅炉燃煤，减小结渣可能性②选择适当的炉膛热强度，避免锅炉超负荷运行，炉内温 度过高 ③组织良好的流场，选择合适的切圆直径，避免火焰偏斜 、贴壁冲墙，造成炉内局部温度过高。
合理布置卫燃带 ④保持适当的过量空气系数，过剩空气量大，炉膛出口烟 温升高；过剩空气量太小，燃烧不完全，造成还原性气 氛使灰熔点温度降低，促使炉内结渣 ⑤采用适当的煤粉细度，提高煤粉的均匀度 ⑥加强运行监视，及时吹灰、清渣§2 高温对流受热面的积灰高温对流烟道内布置的受热面易发生高温粘结性积灰 1. 高温积灰的危害： ①受热面吸热能力↓，汽温↓，烟温↑，q2↑，ηgl↓ ②管排间阻力↑，烟速↓，传热变差，管间热偏差↑ ③引起高温对流受热面发生煤灰腐蚀（高温烟气腐蚀） 2. 高温积灰机理：高温对流烟道内烟温低于1100℃，不会发生结渣煤 灰中的碱金属在炉内高温状态下呈气态，接触到壁温 600℃左右的受热面管壁，碱金属发生凝结，再经高温 烟气长时间的硫酸化烧结作用，形成强度很高且致密 的白色硫酸盐积灰层，并进一步生成复合硫酸盐3. 防治措施： ①采用有效的吹灰装置，在锅炉开始正常运行时即投入吹 灰装置烟温越高，烧结时间越长，高温积灰层的强度 越高，越难清除，因此要及时吹灰 ②正确设计和布置对流受热面比如顺列布置比错列布置 结灰减轻，管间横向节距大些结灰减轻§3 尾部受热面的积灰 1. 低温积灰的危害： ①受热面吸热能力↓，排烟温度↑，q2↑，ηgl↓。
②堵塞烟道，流动阻力↑，送引风机电耗↑，锅炉出力↓ ③导致低温腐蚀2. 低温积灰机理：尾部受热面烟温低于600~700℃，烟气中碱金属蒸气的 凝结已经结束，此时积灰可分为两种情况： ①松散性积灰：由于气流扰动使烟气中携带的一些灰粒沉 积在受热面上，呈干松状易吹除沉积在受热面上的主 要是10~30μm的灰粒，小粒径灰粒与管壁接触时，依靠 分子力吸附在管壁上对流受热面管子上的积灰主要集 中在管子的背风面积灰程度与烟气中飞灰量关系不大，与烟气流速、飞灰 粒度、受热面管束布置有关烟速↓，飞灰越细，管束 顺列布置，积灰↑但烟速的选择还需要考虑飞灰磨损 ②低温粘结性积灰：由于烟气中的酸蒸汽和水蒸汽在低温 金属壁面上凝结，并与管壁上的氧化膜或松散性积灰反 应，形成酸性凝结灰该过程自动加剧，同时伴随低温 腐蚀，破坏尾部受热面3. 空预器的积灰： ①管式空预器的积灰：烟气在管内流动，在管子进出口处 存在回流区，烟温高的进口热端回流区积灰为松散性积 灰，烟温低的出口冷端出现低温粘结性积灰②回转式空预器的积灰：波纹板间间隙较小，烟气进口热 端易被大灰块堵塞，如省煤器的泄漏会导致灰粒潮湿粘 结成紧密的颗粒团。
烟气出口冷端会出现低温粘结性积 灰，但由于壁温比管式空预器高，积灰比管式轻且烟 气空气反向交替运动，松散性积灰不易过多沉积管式空预器的堵灰会从边管逐 渐向中间管发展，导致热空气 温度过低，q2明显增加，锅炉 正常工作受影响v 受热面的飞灰磨损受热面的飞灰磨损流经受热面的烟气中含有大量飞灰，对于高温区受热 面，飞灰硬度较小，且高温区的积灰具有粘性可吸收 撞击颗粒的动能，因此飞灰磨损较轻而对于烟温低 于700℃的尾部受热面，飞灰硬度较大，管壁积灰也不 能吸收撞击动能，金属管壁易受飞灰颗粒撞击磨损 1. 飞灰磨损的危害：飞灰磨损会导致受热面管壁变薄，强度下降，甚至产 生泄漏、爆管，严重影响电网安全生产2. 飞灰磨损机理：具有一定硬度和速度的灰粒 对管壁会产生冲击磨损，冲 击磨损是冲刷磨损与撞击磨 损的综合结果引起磨损的 主要是灰粒中的磨蚀成分石 英和黄铁矿受热面的磨损 具有局部性质，即磨损不均 Ø 当灰粒与管子的迎风面撞击 角为30~50°时，由于切向力 和撞击力双重作用最大，磨 损量最大 烟气在管外横向冲刷的 管周界磨损特性Ø 管子的排列不同，磨损情况也不同 Ø 烟气在管内纵向流动时，磨损比管外横向冲刷轻，磨损 部位在管子进口段，因为这一段管内烟气流动尚不稳定 ，气流收缩和膨胀使得较多颗粒撞击到壁面上。
Ø 烟气流向变化，气流转弯外侧磨损加剧管束平行布置管束垂直布置3. 飞灰磨损影响因素： ①烟气速度：磨损量与飞灰动能和飞灰撞击管壁的频率成 正比，近似认为冲击磨损量正比于烟气速度3.3 ②管子排列方式：一般错列管束第二排磨损最严重，顺列 管束第一排磨损最严重沿管壁周界各处磨损量也不均 匀，第一排以后的管子，错列时磨损集中在25 ~ 30°区 域，顺列时磨损集中在60°左右 ③飞灰浓度：飞灰浓度高，单位时间撞击管壁的灰粒就多 ，磨损量增大因此燃用高灰分煤受热面磨损严重 ④飞灰理化性质：飞灰中硬性物质多，灰粒粗大而有棱角 ，受热面磨损量增大 ⑤烟气走廊：烟气走廊内的烟速较高，磨损较严重4. 受热面防磨措施：①合理选择烟气速度：控制烟气速度是减轻受热面磨损的最主要措施设计烟速必须低于最大允许烟速最大允 许烟速是在对流受热面管子的规定使用期限内和在允许 最小管壁剩余厚度的前提下，根据飞灰磨损条件确定的 最大烟速 ②防止局部空间飞灰速度和浓度过高：为避免烟气在烟气走廊中的流动阻力过小，烟速过高，磨损加剧，可在间 隙入口处加装节流装置以降低烟速加装节流装置以降低烟速减轻省煤器磨损的措施1-均匀挡板 2-水平挡板 4-管子和联箱上的挡板 6-防渣格栅③采用防磨装置：加装防磨装置可使受磨损的不是受热面 管子，而是防磨保护部件，便于检修更换。
a：在弯头部分加装集中防磨板 b：为消除省煤器弯头和炉墙之间烟 气走廊而装设的防磨阻流板 c：在省煤器弯头加装弧形防磨罩 d：在省煤器直段加装半圆形防磨罩 e：在管束进口易磨损的前几排直管 正面焊圆钢条 f：易发生磨损的管排上焊角钢形防 磨罩省煤器的防磨装置21管式空预器的防磨装置可在磨损最严 重的进口段加 装内部套管或 外接短管v 受热面的腐蚀受热面的腐蚀锅炉受热面的烟气侧常会发生腐蚀腐蚀可分为高温 腐蚀和低温腐蚀高温腐蚀主要部件是水冷壁、过热 器和再热器；低温腐蚀主要部件是空预器高低温腐 蚀都会对锅炉安全运行造成危害§1 受热面的高温腐蚀在低温条件下，受热面管壁中的Fe发生缓慢的氧化反 应生成致密且稳定的Fe2O3保护膜，可保护管壁免受 进一步氧化而氧化产物Fe3O4和FeO较疏松易脱落1. 高温腐蚀的机理：①硫酸盐型腐蚀：多发生于过热器和再热器燃煤中的碱金属氧化物Na2O、K2O在高温下挥发为气 态，气态M2O在温度较低的管壁上凝结，并与烟气中 的SO3反应，形成碱金属硫酸盐M2SO4M2SO4的熔点很低，以液态附着在管壁上，不断捕捉 飞灰颗粒形成灰层，并发生反应生成复合硫酸盐：复合硫酸盐的熔点很低，在550~710℃范围内呈液态 流走，就破坏了管壁原有的Fe2O3保护层。
因此硫酸 盐型腐蚀多发生于过热器和再热器管上②硫化物型腐蚀：多发生于火焰冲刷的水冷壁上当管壁周围呈还原性气氛，并有H2S存在时，发生如 下反应：气态原子硫[S]会穿透氧化膜到达金属表面，并沿金属 晶界渗透，促使内部金属硫化，同时使氧化膜疏松开 裂直到脱落而生成的FeS多孔疏松，不能对金属起 保护作用，腐蚀会继续下去受热面管壁温度越高， 这种腐蚀越快水冷壁的高温腐蚀多为硫化物型腐蚀 ③H2S气体腐蚀：当炉内燃烧过程组织不良，造成局部 供氧不足时，会产生大量的H2S气体H2S除能够促 进硫化物型腐蚀外，还会对管壁产生直接腐蚀作用④SO2和SO3的腐蚀：可溶解管壁上的氧化保护膜 500℃以下SO2对管子的腐蚀作用不明显⑤HCl气体腐蚀：燃料含氯会生成HCl，破坏氧化膜2. 高温腐蚀的影响因素：①燃煤性质：Ø 燃煤中硫、碱金属元素含量↑，高温腐蚀↑Ø 贫煤无烟煤着火燃烧困难，不易燃尽，在金属壁面附 近形成还原性气氛，高温腐蚀↑Ø 煤粉颗粒↑，不易燃尽，还原性气氛，高温腐蚀↑颗 粒大，磨损↑，破坏水冷壁管外的氧化保护膜，使烟 气中腐蚀介质直接与管壁发生反应 ②火焰冲墙和还原性气氛：切圆直径过大或切圆偏移会 造成燃烧器区域出现火焰冲墙和还原性气氛。
a. 火焰直接冲刷水冷壁会加剧高温腐蚀原因：高温辐 射热可加速硫酸盐的反应，加快腐蚀速度；火焰中含有未燃尽碳粒，在水冷壁附近缺氧燃烧，产生还原性 气氛；烟气中大颗粒冲刷水冷壁使氧化膜磨损，加速 高温腐蚀过程b. 还原性气氛下硫化物型及硫化氢气体腐蚀加剧，游离 态硫[S]和硫化物与金属管壁反应加剧③受热面管壁温度：水冷壁管壁温度350℃以上就发生 强烈的高温腐蚀，过热器和再热器管壁温度500℃以 上发生硫酸盐型高温腐蚀温度↑，高温腐蚀↑④运行因素：运行不当会引起燃烧不稳定，产生还原性气氛或造成火焰冲墙，引发高温腐蚀3. 高温腐蚀的防治： ①加强燃料控制：尽量采用低硫低氯及碱金属元素含量 少的煤，以减少受热面高温腐蚀严格控制煤粉细度 ②保证炉内良好的空气动力场：保证炉内良好的空气动 力场，火焰处于炉膛中心，保证切圆直径大小合适 ③采用优质材料制造金属受热面管§2 受热面的低温腐蚀1. 水露点与酸露点： 2. 水露点：水蒸气开始凝结的温度纯净水蒸气的露点 取决于它在烟气中的分压力一般45~54℃ 3. 酸露点：烟气中硫酸蒸汽凝结的温度140~160℃2. 低温腐蚀机理：当受热面壁温低于烟气酸露点时，硫酸蒸汽在受热面 壁面上凝结，对受热面金属产生腐蚀。
低温腐蚀一般 发生在空预器中空气和烟气温度最低的区域 ①烟气酸露点：用酸露点高低表示烟气对受热面的低温 腐蚀程度酸露点越高，腐蚀范围越广，腐蚀越严重 Ø 折算硫分↑，生成的SO2↑，酸露点↑ Ø 折。