尾部受热面的积灰、磨损和低温腐蚀的预防和检修

论文锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀的预防和检修关键词:受热面积灰磨损腐蚀预防处理作者:高俊义单位:佳木斯第二发电厂生技处住址:黑龙江省佳木斯市前进区时间:2003年7月锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀的预防和检修高俊义（佳木斯第二发电厂黑龙江省佳木斯市 154008）摘要：大容量锅炉尾部受热面的积灰、磨损和腐蚀时有发生，对锅炉机组的安全、经济、稳定运行产生很大影响，本文主要阐述了大容量锅炉受热面积灰、磨损和腐蚀的原因、预防措施及发生这些缺陷后的一些处理方法。

关键词：受热面积灰磨损腐蚀预防检修The boiler suffers the prevention for of accumulating the ash, wear awaying with corrosion of hot with fixGaoJunYiSummary:Big capacity boiler tail department some for reason for suffering the safety for of accumulating the ash, wear awaying with decaying having take placing, to boiler machine set of hot, economy, stabilizing circulating producing very big influence, this text primarily discussing the big capacity boiler suffering the hot area ash, wear awaying with corrosion, prevention measure and take placing these blemishs empress handle the method.Key phrase:Suffer the hot Accumulate the ash Wear awayDecay Prevention Maintain1前言我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主，而动力用煤质量偏劣，含灰量和含硫量等均较高，容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损。

这将会给锅炉带来很多的问题，如积灰的清除、传热条件变差、受热面的寿命下降等问题。

目前，随着锅炉容量的增大，炉内沾污、结渣、腐蚀等问题更为严重。

这是由于如下众多的因素引起的：炉膛容积增大，清灰困难，烟道尺寸增大，烟速和烟温容易分布不均匀；大容量锅炉蒸汽参数高，壁温升高，易引起积灰和结渣；大容量锅炉对运行安全性要求高等。

因此对锅炉尾部受热面的积灰、磨损和低温腐蚀的预防和检修2 高温积灰和高温腐蚀2.1高温积灰的危害受热面的积灰是设计和运行中应考虑的重要问题。

炉内结渣或积灰会便国徽传热减少，并导致过热汽温升高。

对流受热面的积灰可能阻塞烟气通道，使通风阻力增加，过热器的热偏差加剧，甚至影响锅炉的出力。

2.2高温积灰的形式锅炉的高温积灰可分为两类：一是炉墙和其他辐射受热面上的熔渣，即所谓结渣；二是对流过热器和再热器受热面上的高温烧结性积灰。

2.3高温积灰的形成机理燃料中的灰分，包含有各种无机混合物，其中有些易熔成分，基本上是碱金属的化合物和硫酸盐，他们的熔化温度为700～800度。

在炉内高温区他们转变为气态。

当烟气离开炉膛冲刷对流受热面进，这些气态物质就会在这些受热面上凝结。

过热器和再热器受热面上的积灰，一般是由薄而密实的内灰层和松散而大量的外灰层组成。

外灰层的成分与飞灰成分相差不多，内灰层具有较多的钠、钾和硫酸盐。

在温度高于700～800度以上的烟气区域内，易熔化合物会在管子表面上发生凝结，并形成碱金属（钠、钾）和钙的粘结沉淀层。

其中有一些固体灰粒同时被粘附在管子表面上。

在高温烟气中氧化硫气体长时间的作用（烧结）下便形成白色的硫酸盐的密实沉淀层，牢固地粘着在管子表面上。

随着灰层厚度的增大，其外表温度也升高，凝结过程也就逐渐终结。

此后，在这一灰层的粗糙表面上会粘附一些难熔灰分的固体颗粒，形成松散而多孔的外灰层（气体介质可以通过这一层从外向里渗透）。

这样，在这个烟温区，受热面的积灰多半由很薄的粘性风灰层和松散的外灰层组成。

在烟气温度较低（600～700度）的区域内，例如，在尾部竖井的对流受热面上，积灰多半是松散的沉淀物，管子表面上未发现粘结性内灰层，因为在这里碱金属的凝结已经终结。

灰分的烧结性能是表征积灰特性的重要因素。

在燃用灰分烧结强度较大的煤时，灰分坚实，积灰牢固地粘着在管子上，难以消除，并容易使烟道堵塞。

烧结强度低的灰分则容易吹扫干净或被气流带走。

灰分的烧结强度与其温度、灰分中的碱的含量（特别是钠的含量）以及灰分的烧结时间等因素有关，而与灰的熔化温度关系不大。

灰分的温度越高以及烧结时间越长，其烧结强度也就越高，灰分中的碱的含量越多，其烧结强度也越大。

2.4高温腐蚀的机理过热器和再热器受热面上的内灰层，不仅是高温积灰得以发展的重要原因，而且也是过热器和再热器高温腐蚀的根源。

过热器和再热器的高温腐蚀，又称煤灰（引起的）腐蚀。

如上所述，高温积灰所生成的内灰层，含有较多的碱金属，它与飞灰中的铁、铝等成分以及烟气中通过松散外灰层扩散进来的氧化硫的较长时间的化学作用，便生成碱金属的硫酸盐。

干灰并没有腐蚀作用；熔化或半熔化状态的碱金属硫酸盐复合物，对过热器和再热器的合金钢会产生强烈的腐蚀。

这种腐蚀大约众540～620度时开始发生，灰分沉淀物的温度越高，腐蚀速度就越强烈，约在700～750度时腐蚀速度最大。

所以这种腐蚀大多数发生在高温级过热器和再热器的出口管段。

灰分沉淀物的温度由烟气温度管壁金属温度估计，过热器和再热器的外部腐蚀集中在管子迎风面并与气流方向成30～100度角的部位。

高温腐蚀还与燃料的成分有关，高碱和高硫燃料，腐蚀比较严重。

燃料中的氯对合金钢，特别是不锈钢也有腐蚀作用。

当燃烧重油时，高温过热器和再热器可能发生钒腐蚀。

这种腐蚀是在管壁温度超过610～620度的情况下发生的。

它与烟气中的五氧化二钒有关。

当重油中有氧化钠时，烟气中会生成钒酸钠，它具有很低的熔点（约600度）。

当过热器管子表面温度高于610度时，它会生成对各种钢（碳钢、低合金钢、奥氏体钢）都具有侵蚀作用的液膜。

温度接近于烟气温度的过热器支吊架元件也遭受到钒的强烈腐蚀。

2.5防止高温腐蚀的措施锅炉烟气侧的高温腐蚀主要可以分为两大类，一类是硫腐蚀，另一类是钒腐蚀2.5.1硫腐蚀包括硫酸盐腐蚀和硫化物腐蚀。

为了防止水冷壁的高温腐蚀，必须采取措施抑制腐蚀物质的产生，或者防止腐蚀条件的形成。

具体的技术措施有：①改善燃烧条件，过剩空气系数不宜过小，防止火焰直接接触管壁。

②控制管壁温度，防止管内结垢和炉膛水冷壁受热面热负荷局部过高。

③引入空气，使炉膛贴壁处有一层扭送化性气膜，以便冲淡烟气中的三氧化硫浓度，并且使结积层中分解出来的三氧化硫向外扩散而不向内扩散。

④采用渗铝管作水冷壁。

因为渗铝管表面生成三氧化二铝保护膜，这层保护膜具有抗高温硫腐蚀的作用。

为防止过热器和再热器的高温腐蚀，可以采取措施控制管壁温度，使复合硫酸盐不呈熔化状态。

目前，国内外主要采用的办法是，限制过热蒸汽参数。

对超高压和亚临界压力机组，趋向于把蒸汽温度定为540度。

在设计布置过热器时，应注意蒸汽出口段不要布置在烟温过高的部位。

也可以采用镁、铝等氧化物添加剂，提高结垢物的熔点。

引外，还可以采用各种实用的耐蚀合金材料。

2.5.2防止钒腐蚀的技术措施锅炉燃用含钒、钠较高的油时，在过热器和再热器的管壁上，可能出现五氧化二钒含量较高的高温积灰，它可以腐蚀受热面的金属，这种腐蚀称为钒腐蚀。

为了防止钒腐蚀，应当采取的措施有：①采用低氧燃烧技术，低氧燃烧可以降低烟气中的氧浓度，防止金属的氧化和钒生成五氧化二钒。

②控制管壁温度，使它低于开始出现高温腐蚀的温度，因此，应控制过热蒸汽温度，以不超过540度为宜，应将易受钒腐蚀的部件尽可能布置在低温区。

③加添加剂，比如喷加白云石，可以使高铬钢过热器管的腐蚀速度降低1/2或1/3，其缺点是受热面可能堵灰。

④采取措施进行燃料处理，以除掉硫钒等有害物质。

3低温积灰和低温腐蚀3.1积灰产生的原因：当带灰的烟气流经各个受热面时，部分灰粒会沉积到受热面上而形成积灰，这是锅炉中常见的现象。

3.1.2积灰的危害：积灰会影响传热和烟气的流通，尤其是通道截面较小的对流受热面，严重的积灰还会堵塞烟气通道，以致降低锅炉出力甚至被迫停炉。

3.1.3积灰的形式：在烟温低于600—700 的尾部受热面上的积灰，大多是松散的积灰。

这是因为烟气中碱金属盐蒸汽的凝结已结束，在受热面管子外表面不再会有坚实的沉积层。

这时的积灰可能有两种不同的情况：一是由于气流扰动使烟气中携带的一些灰粒沉积到受热面上，形成松散积灰层；另一种是由于烟气中酸蒸汽和水蒸气在低温金属壁面上凝结，将灰粒粘聚而成的积灰。

3.1.4积灰的机理：烟气中的灰粒是一种宽筛分组成，但大都小于200µm，其中多数为10~30µm。

当含灰气流横向冲刷管束时，管子背风面产生旋涡运动。

较大的灰气流由于惯性大，不会被卷进去。

进入旋涡并沉积在管子背风面上的大都是小于30µm 的灰粒子。

灰粒子之所以粘附到管壁表面，是由于金属表面层原子的不饱和引力场所引起的。

灰粒越小相对表面积越大，当它与表壁接触时，就能很容易地被吸附到金属表面上。

但灰中极微小的无惯性组分，可以沿气流的流线运动，在受热面上沉积的可能性也不大。

事实证明，沉积在受热面上的主要是10~30µm的灰粒。

对流受热面上的积灰，主要集中在管子的背风面，而迎风面较少。

这是因为管子的正面部分从一开始就受到大灰粒的打击，因此只有在烟速很低或飞灰中缺乏大颗粒时才出现积灰。

而在管子的侧面，由于受到飞灰的强烈磨损，即使在很低的烟气速度下也不会有灰沉积。

灰粒在受热面的沉积，最初增加很迅速，但很快达到动平衡状态。

这时，一方面仍有细灰沉积，另一方面烟气流中的大灰粒又把沉积到受热面上的细灰粒剥落下来。

达到积聚的灰和被大颗粒冲刷掉的灰相平衡时，就处于动平衡状态，积灰就不会再增加了。

只有当外界条件改变，如烟气速度变化时，才会改变积灰情况，一直到建立新的动平衡为止。

3.1.5影响积灰的因素：3.1.5.1受热面上松散灰的积聚情况与烟气速度有关。

随着烟气速度的增大，管子背风面积灰逐渐减少，而迎风面甚至可能没有积灰，如图所示。

这是因为在错列管束中气流的扰动随烟速升高而加剧。

气流速度升高时，松散气流将被吹走。

错列管束管子纵向节距越小，气流扰动越大，气流冲刷管子背风面的作用越强，管子的积灰也就越小。