锅炉的安全运行

1、情景五锅炉的安全运行任务一锅炉受热面的磨损与腐蚀空气预热器积灰和腐蚀的原因:造成空气预热器积灰和腐蚀的主要原因是锅炉烟气中含有水蒸汽、硫的燃烧产物、硫在燃烧时,除部分残留在灰渣中,其余大部分生成SO2,在一定条件下少部分进一步氧化成SO3。烟气中含有量的多少与燃烧方式、运行工况、燃料的含硫量及灰的化学成分有关。SO3与水蒸汽结合后,生成硫酸蒸汽,当它在金属表面上凝结时,便对金属产生腐蚀;同时凝结在金属表面的硫酸露水与烟气中的灰黏在一起,会越结越多造成预热器堵塞。在实际上从中,末级空气预热器由于处在烟气和空气温度较低处,其发上机会和腐蚀的可能性最大。飞灰对受热面的磨损类型含有硬颗粒物质的流体相对

2、于固体运动,使固体表面产生的磨损称为冲蚀(或冲击磨损。冲蚀有两种基本类型,一类叫冲刷磨损,另一类叫冲击磨损。这两类磨损的金属流失过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷磨损时颗粒相对于固体表面冲击角小,甚至接近于平行,颗粒垂直于固体表面的分速度使得它锲入被冲击的物体,而颗粒与固体表面的分速度使得它沿物体表面滑动,两个分速度合成的效果即起一种刨削的作用。如果被冲击的物体经不起这种作用,即被切削掉一块。如此经过大量、反复的作用,固体表面就将产生磨损。而装机磨损时指颗粒相对于固体表面冲击角较大,或接近于垂直时,以一定的运动速度装机固体表面使其产生微小的塑性变形或纤维裂纹,在长期、大量的颗粒撞击下,逐渐使塑

3、性变形层整片脱落而形成了磨损。一般在锅炉受热面的磨损中,煤灰颗粒与受热面的冲击角在0°90°之间,因此锅炉受热面的磨损是以上两类磨损基本类型的综合结果。影响飞灰对受热面磨损速度的各种因素(18-286一、灰粒硬度及形状二、金属的管壁硬度三、煤灰成分的影响四、灰粒直径的影响五、飞灰浓度的降低六、烟气速度的影响七、管子倾斜度的影响八、金属氧化膜的影响九、烟气成分的影响十、顺列管束的磨损十一、烟气上行、下行流动的影响.锅炉受热面常见的缺陷及分布范围锅炉受热面常见的缺陷有:磨损、腐蚀、弯曲、变形、裂纹、疲劳、胀粗、过热、损伤、鼓包、蠕变、刮伤等。本篇重点介绍磨损与腐蚀。一、磨损磨损

4、是锅炉受热面常见的缺陷之一,锅炉受热面布置在锅炉的炉膛及烟道内,尤其是锅炉尾部垂直烟道内的受热面,长期受烟气冲刷,烟气中的灰粒使受热面的管壁磨损减薄,这种由烟气冲刷使受热面管壁减薄现象称为磨损。锅炉受热面的磨损速度与烟气的流速、烟气中灰粒的浓度及硬度、管束的布置方式等因素有关,其中烟气的流速对受热面的磨损影响最大。实验测得,受热面管子的磨损速度与烟气流速的三次方成正比,因此必须有效的对烟气流速进行严格控制。炉墙的漏风,烟道的局部堵灰,对流受热面局部严重结渣,都会使烟道的局部烟气流速过大,使受热面管子局部磨损加剧。另外,当吹灰器工作不良时,高压蒸汽会将受热面的管子吹蚀,使管壁减薄。受热面管子磨损

5、经常发生的区域是:冷灰斗、燃烧器、折焰角、人孔门以及吹灰口附近的水冷壁管子;烟气转向室前立式受热面的下部管子;尾部竖直烟道布置的卧式受热面管排上部第二三根管子、下部第二三根管子、管子支撑卡子边缘部位、靠近炉墙的编排管子及个别突出管排的管子等。减少受热面磨损的方法主要有:降低锅炉负荷,减少烟气流速;燃用优质煤种,降低锅炉烟气中飞灰含量;改变管束布置方式,由错列布置改为顺列布置;清楚烟道结渣及堵灰,增加烟气流通面积;减少炉墙漏风;加装阻流板或防磨装置等。锅炉受热面管子磨损的处理方法检查锅炉受热面管子发生磨损时,应及时查找原因,采取可靠措施,防止磨损加剧。如果磨损比较严重,磨损量超过原管子壁厚的1/

6、3以上且磨损面积较大时,或锅炉受热面管子发生大面积磨损时,应及时换管;若磨损较轻,磨损量未超过原管子壁厚的1/3或磨损面积较小时,可采取以下方法进行处理:(1防磨瓦法防磨瓦法就是利用与受热面管子相配合的防磨瓦,加装在管子磨损的地方,用防磨瓦代替管子的磨损,以达到延长管子使用寿命的目的。防磨瓦法适用于管子普遍磨损,但磨损量较小的部位。使用防磨瓦法应注意,防磨瓦的尺寸应符合要求,加装时应将防磨瓦与管子靠严,并且加装要牢固,无松动现象。防磨瓦一定要加正,不允许出现偏斜现象,以防加剧管子的磨损。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蚀。(2补焊法在受热面管子发生局部磨损,磨损比较严重且磨

7、损面积不大时,可采用对磨损处进行补焊的处理。可采用火焊、电弧焊或氩弧焊进行修补加强,补焊完后用角向磨光机将补焊部位打磨圆滑、光亮,用这种方法可以在不换管的情况下,延长受热面管子的使用寿命。(3喷涂法喷涂法就是利用喷涂技术在受热面管子易于磨损的部位喷涂一层耐磨涂料来提高管子抗磨能力的一种方法。该方法适用于烟气温度较低的尾部垂直烟道的受热面,对于未磨损或磨损较轻的管子使用喷涂效果较好。二、腐蚀腐蚀是锅炉受热面另一种常见缺陷,它的实质是受热面表面的金属与其他物质发生化学反应使金属原子脱离金属表面,这种现象成为腐蚀。按发生的部位可分为外部腐蚀与内部腐蚀两种。(1外部腐蚀锅炉受热面长期处于高位烟气中,受

8、高温烟气的熏烤,由于烟气中含有一定量的多元腐蚀性气体,它们在高温条件下与受热面管子表面的金属发生化学反应,使受热面管子的表面发生腐蚀。因为这种腐蚀发生在受热面管子的外表面且又是在高温条件下发生的,所以称外部腐蚀或高温腐蚀。外部腐蚀经常发生的区域是:锅炉炉膛上方及炉膛出口布置的屏式过热器,炉膛出口及水平烟道入口布置的立式对流受热面,水冷壁的高负荷区域,如燃烧器附近的水冷壁管子等。减少锅炉外部腐蚀的方法主要有:运行时调整好燃烧,降低炉膛火焰中心高度,减少热偏差;燃用优质煤种,降低锅炉烟气中腐蚀性气体的含量;在易发生外部腐蚀的区域更换优质耐腐蚀钢管。(2内部腐蚀锅炉受热面管内发生的腐蚀称为内部腐蚀,

9、内部腐蚀主要是由于受热面管内水中含有O2、CO2等气体,这些气体在高温条件下与管子内表面的金属发生化学反应,使管子内表面发生腐蚀。另外,当锅炉停止运行时,立式受热面由于疏水不彻底,使立式受热面下部的U形管内存有一定量的水,这些长期存在与管子内部的水对受热面的管子造成腐蚀。长期停运的锅炉防腐工作做的不好也会使受热面的管子发生腐蚀。内部腐蚀主要发生的区域是:水冷壁或省煤器循环不好的区域,如前后墙布置燃烧器的炉膛四角水冷壁管子、省煤器边排的管子;低温烟气区域立式受热面下部的U型.管等。减少锅炉内部腐蚀的方法主要有:提高除氧器的除氧效果,减少污水中的氧气的含量;加强炉水循环,保证一定的水流速度,使气体

10、依附在管子内表面的机会减少;锅炉停止运行时,采用带压放水,加强锅炉立式受热面的疏水,利用锅炉余热将关内的存水蒸发掉,尽量减少立式受热面U型弯头处的存水;做好锅炉的防腐工作。防止高温腐蚀的技术措施(18-3281、低氧燃烧2、均匀分布各燃烧器间的煤粉浓度3、防止受热面壁温局部过高4、在壁面附近喷空气保护膜和采用侧壁风技术5、控制合理的燃烧器区域热负荷和炉膛出口烟温6、上部风反切技术7、受热面的用材选择8、烟气再循环9、正常投用吹灰器并加强化学监督10、对管壁进行高温喷涂防腐防磨11、采用添加剂任务二炉膛结焦和预防根据灰渣的结构特性,可分为下列四种类型:1、金属性灰渣。这种灰渣有金属光泽,通常在还

11、原性气氛下,黄铁矿含量较多的煤燃烧会形成这种灰渣。2、非晶体灰渣。为暗色的玻璃状渣,通常在锅炉的较高温度区域内形成。3、多孔泡状玻璃渣。这种渣通常也多在锅炉的较高温度区域内形成。4、熔渣。在炉内高温区域内,积灰熔融烧结成熔渣,是含砂粒性的晶体结构。受热面的结渣过程:煤粉炉内煤粉在0.030.05s的时间内即被加热到1600或更高的温度,在很高的温升速度下,灰中矿物质的蒸发、分解、氧化、挥发以及熔融成结晶体的过程几乎同时进行。一般认为:煤粉炉内,穿过炉膛火焰的全部灰粒都是被液化的,在表面张力的作用下,会收缩成球形,粘度约为10100Pa·s。如果处于熔融或半熔融状态的灰到达受热面前,如

12、果尚未足够冷却成凝固状态,则很容易粘附在受烟气(火焰冲刷的受热面或炉墙上。一般认为,结渣的过程可分为如下几个阶段:(1由于扩散作用,在管子四周形成薄的、白色的、很细的灰沉积层,它不受烟气速度高低的影响。(2内部烧结层在锅炉管迎烟气侧由灰粒的初期撞击形成,约有几毫米厚,这一层中的粒子由于表面粘性而彼此接合。一般来说,这一层不能由其他的灰粒撞击或吹灰而完全清除。(3外部烧结层的形成。随着内部烧结层的变厚,积灰表面的温度升高到接近烟气温度,在烟气温度达到足够高时,并存在足够多的、使飞灰熔融的钠的情况下，将在积灰层的向烟气侧形成熔融相，这些熔融相捕集撞击在其上的颗粒，并 产生烧结反应等作用结合成坚实的

13、积灰，灰层变厚，灰温升高，导致恶性循环， 使灰层表面形成熔融相， 熔融灰渣在重力作用下开始向下流动，从而可能形成液 态渣层。 对结渣过程中的第一阶段，及底层积灰层的形成，必须予以特别的关注。该 底层沉积层也称为原生层，一般多为 0.20.5mm。它具有良好的灼热性能，它 的出现不仅引起炉膛温度的升高， 而且还造成了被覆盖的受热面管子外表温度比 原来高很多， 然后再这层上出现厚的多的覆盖层。首次出现结渣的时间总是取决 于原生层出现的时间。其产生的机理，一直有不同的解释。较普遍的看法是：煤 种燃烧过程中其所含碱性矿物质挥发， 并在烟气的作用下形成碱金属的硫酸盐或 碳酸盐。因为硫酸钠的熔点（888）

14、低于硫酸钾（1072） ，同时现场试验也说 明硫酸钾的沉积速度小于硫酸钠， 所以可认为碱金属中钠对形成高温底层沉积层 的影响大一些。原生层中也有 SiO2，这是因为 SiO2 在炉膛高温环境下也会发生 升华。 而对于燃烧无结渣特性的煤，原生层的产生主要是由于相当小的灰粒因粘 附力而附着在受热面管上。 炉内结渣对运行特性、对流受热面运行特性的影响（18-238） 减少锅炉受热面结渣的可能措施（18-269） 结渣的危害 煤粉炉中，熔融的灰渣粘结在受热面上的现象叫结渣（现场叫结焦） 。结渣 对锅炉的安全运行与经济运行会造成很大的危害，主要有以下三个方面： （1）降低锅炉效率 当受热面上结渣时，受热面上工质的吸热降低，以致烟温升高，排烟热损失 增加。如果燃烧室出口结渣，在高负荷时会使锅炉通风收到限制，以致炉内空气 量不足；如果喷燃器出口处结渣，则影响气流的正常喷射，这些都会造成化学不 完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失的增加， 由此可见， 结渣会降低锅炉热效率。 （2）降低锅炉出力 水冷壁上结渣会直接影响锅炉出力，另外，烟温升高会使过热汽温升高，为 了保持额定汽温，往往被迫降低锅炉出力。有时结渣过重（如炉膛出口大部分封 住、冷灰斗封死等）还会造成