第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件

第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀

第一节煤粉锅炉受热面的积灰和腐蚀一、锅炉受热面灰分的沉积

（1）炉膛水冷壁结渣（2）高温粘结性积灰（高温对流受热面）（700～800℃）（3）中低温积灰

1）松散性积灰（<600～700℃，>250～300℃）

2）低温粘结性积灰（<250～300℃)（松散性积灰，在锅炉的任何受热面上都会存在）第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀2锅炉的灰沉积：结渣和积灰2锅炉的灰沉积：结渣和积灰3水冷壁结渣3水冷壁结渣4对流受热面积灰烟气流向高温过热器的严重积灰4对流受热面积灰烟气流向

二、锅炉受热面的腐蚀

锅炉受热面与流体或沉积物发生化学反应导致的受热面损坏。（1）炉膛水冷壁高温腐蚀（硫化物和氯化物）（2）高温对流受热面腐蚀（煤灰腐蚀）（3）低温对流受热面腐蚀（低温酸腐蚀）（4）蒸汽侧高温氧化腐蚀（蒸汽侧的蒸汽氧化）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第二节燃煤矿物成分的化学物理性质一、煤灰主要元素及其酸碱成分

1、碱性成分

2、酸性成分

3、碱酸比碱性成分是结渣、高温积灰的主要原因。

第二节燃煤矿物成分的化学物理性质

二、煤灰主要矿物质的熔化温度

总体而言：

碱性成分的熔点较低；（但碱土金属纯氧化物CaO、MgO的熔点很高）

酸性成分的熔点较高。煤灰中碱性成分增加，灰熔点降低煤灰成分之间会生成低熔点共熔体

第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第三节影响高温受热面灰污染的几个主要化学反应一、黄铁矿FeS2反应

1、在氧化性气氛下燃烧

FeS2

高熔点的Fe2O3+SO22、在还原性气氛下燃烧

1）FeS2

低熔点的FeS+H2S、S2）FeS2+Fe2O3

低熔点FeO

3）FeO+CaO、SiO2

低熔点共晶体

【CaO-FeO、CaO-FeO-SiO2】3、FeS2反应产物（S、SO2、SO3）：高、低温腐蚀第三节影响高温受热面灰污染的

二、碱金属反应

（主要是Na及K）

1、生成低熔点、易升华的Na2O,K2O：高温积灰

2、生成低熔点硫酸盐Na2SO4,K2SO4

结渣、高温积灰、高温腐蚀

3、高熔点灰分低熔点灰分：（SiO2Na2Si2O5）

结渣、高温积灰

第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件

三、SiO2的反应和酸碱反应

酸碱反应：在还原性气氛下酸性成分+碱性成分

低熔点共晶体

（例如：CaO-FeO-SiO2

）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀

一、水冷壁结渣

1、结渣的概念

熔融或半熔融状态的灰粒粘附到受热面上，逐步积累形成的灰渣层。

结渣具有自动加剧的特点，因为：受热面的外表温度和烟气温度增加；受热面的外表面粗糙度增加。第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀2、结渣对锅炉的影响（书p.290~291）

1）排烟热损失增大，出力降低；

2）结渣点以后的受热面超温；

3）改变炉内空气动力场（喷嘴处结渣）：

不完全燃烧热损失增加，炉壁局部超温。

4）影响汽包锅炉蒸发区的水循环；

5）引起受热面热偏差；

6）结渣脱落时，砸坏水冷壁管，还可能造成炉膛突然熄火。2、结渣对锅炉的影响（书p.290~291）3、影响结渣的主要因素

1）炉膛热强度、负荷（温度水平）

2）燃料本身的灰分特性

酸性成分多，灰熔点升高；

碱性成分多，灰熔点降低。

3）燃烧区气氛

还原性气氛，灰熔点低。

4）炉内流场火焰中心偏斜、火焰刷墙。3、影响结渣的主要因素4、锅炉运行中防止结渣的措施（1）尽量使燃用煤种与设计煤种一致设计热强度、灰分特性之间的协调。（2）良好的炉内流场：

1）防止炉内热负荷分布过于集中；（降低炉内的最高温度水平）

2）防止还原性气氛下燃烧；

3）防止火焰刷墙；（3）适时吹灰4、锅炉运行中防止结渣的措施二、水冷壁高温腐蚀

在高温、含硫（氯）、还原性气氛下，水冷壁管经化学反应，生成结构疏松、容易脱落的FeS、FeO。（反应式见书p.293,294）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件影响水冷壁高温腐蚀的因素：（1）燃料成分（S、Cl含量）；（2）燃烧区气氛（还原性？氧化性？）（3）炉内流场（火焰刷墙）（4）水冷壁温度。

防止措施：（1）控制管壁温度；（2）控制燃烧气氛特别是水冷壁壁面附近的气氛；（3）合理组织炉内燃烧工况，防止水冷壁结渣、火焰中心偏斜或冲、刷墙等可能引起热偏差的现象发生；（4）保证水动力的稳定以避免传热恶化的出现。第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第五节高温对流受热面的积灰和腐蚀

一、高温积灰（1）高温积灰的概念（高温烧结性积灰

）炉膛的高温环境下升华的灰分，在高温对流受热面上冷凝并携同其它飞灰沉积，而形成的烧结性积灰

。

通常发生在受热面的迎风面第五节高温对流受热面的积灰和腐蚀18高温积灰过程（Couch）脱落的氧化皮18高温积灰过程（Couch）脱落的氧化皮（2）高温积灰对锅炉的影响

1）汽温下降（循环效率降低）；

2）排烟热损失增加；

3）烟道流动阻力增加；

4）高温腐蚀（在后面介绍）。（3）影响高温积灰的因素

1）灰的成分；灰在炉膛中升华的成分主要是：低熔点的碱金属化合物、硫酸盐。（Na2O，K2O，Na2SO4等）

2）设计和运行的工况（炉膛温度

）。（2）高温积灰对锅炉的影响二、高温对流受热面的煤灰腐蚀

1、定义：

熔融状态的腐蚀性高温积灰（硫酸盐，复合硫酸盐），与受热面发生化学反应，产生的受热面管壁腐蚀。

2、腐蚀过程：

M2O+SO3M2SO4（硫酸盐）

3M2SO4+Fe2O3+3SO32M3Fe(SO4)3

（复合硫酸盐）

2M3Fe(SO4)3+10Fe3Fe3O4+3FeS+3M2SO4

（以上方程式中：M是指K，Na等碱金属）二、高温对流受热面的煤灰腐蚀21高温对流受热面煤灰腐蚀烟气流向被腐蚀的过热器管横截面烟气流向被腐蚀的过热器管横截面21高温对流受热面煤灰腐蚀烟气流向烟气流向3、高温积灰及高温腐蚀的防止措施

1）防止炉膛局部温度过高

（减少灰中升华成分，从而减轻烧结性积灰）

2）防止受热面壁温过高（避免积灰处于熔融或半熔融状态）

3）采用耐腐蚀的材料

4）加强吹灰3、高温积灰及高温腐蚀的防止措施第六节对流受热面的蒸汽侧高温氧化

一、蒸汽侧高温氧化现象蒸汽侧高温氧化：高温水蒸汽中的结合氧与受热面金属发生的氧化反应。

3Fe+4H2OFe3O4+4H2

二、蒸汽侧金属氧化膜的特点影响金属氧化膜生长速率的因素：

1、时间：

开始阶段：成正比；稳定阶段：恒定；

2、金属温度：成正比；

3、金属材质：与含铬Cr量成反比。第六节对流受热面的蒸汽侧高温氧化三、蒸汽侧高温氧化的影响1、减少金属部件的有效承载厚度2、受热面温度升高3、氧化膜脱落锅炉：流量不均、堵塞；汽轮机：阀门严密性和调节性能降低；汽轮机效率降低、设备损坏。三、蒸汽侧高温氧化的影响25脱落的氧化膜脱落的氧化皮25脱落的氧化膜脱落的氧化皮四、蒸汽侧氧化膜危害的防止

1、减缓氧化膜的生长速度；（1）防止金属超温；（2）选用抗氧化性好的金属。2、防止氧化膜的脱落；控制受热面温度的变化速率。3、对蒸汽侧管壁化学清洗（清除氧化膜）。四、蒸汽侧氧化膜危害的防止第十六章结束!第十六章结束!第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀

第一节煤粉锅炉受热面的积灰和腐蚀一、锅炉受热面灰分的沉积

（1）炉膛水冷壁结渣（2）高温粘结性积灰（高温对流受热面）（700～800℃）（3）中低温积灰

1）松散性积灰（<600～700℃，>250～300℃）

2）低温粘结性积灰（<250～300℃)（松散性积灰，在锅炉的任何受热面上都会存在）第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀29锅炉的灰沉积：结渣和积灰2锅炉的灰沉积：结渣和积灰30水冷壁结渣3水冷壁结渣31对流受热面积灰烟气流向高温过热器的严重积灰4对流受热面积灰烟气流向

二、锅炉受热面的腐蚀

锅炉受热面与流体或沉积物发生化学反应导致的受热面损坏。（1）炉膛水冷壁高温腐蚀（硫化物和氯化物）（2）高温对流受热面腐蚀（煤灰腐蚀）（3）低温对流受热面腐蚀（低温酸腐蚀）（4）蒸汽侧高温氧化腐蚀（蒸汽侧的蒸汽氧化）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第二节燃煤矿物成分的化学物理性质一、煤灰主要元素及其酸碱成分

1、碱性成分

2、酸性成分

3、碱酸比碱性成分是结渣、高温积灰的主要原因。

第二节燃煤矿物成分的化学物理性质

二、煤灰主要矿物质的熔化温度

总体而言：

碱性成分的熔点较低；（但碱土金属纯氧化物CaO、MgO的熔点很高）

酸性成分的熔点较高。煤灰中碱性成分增加，灰熔点降低煤灰成分之间会生成低熔点共熔体

第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第三节影响高温受热面灰污染的几个主要化学反应一、黄铁矿FeS2反应

1、在氧化性气氛下燃烧

FeS2

高熔点的Fe2O3+SO22、在还原性气氛下燃烧

1）FeS2

低熔点的FeS+H2S、S2）FeS2+Fe2O3

低熔点FeO

3）FeO+CaO、SiO2

低熔点共晶体

【CaO-FeO、CaO-FeO-SiO2】3、FeS2反应产物（S、SO2、SO3）：高、低温腐蚀第三节影响高温受热面灰污染的

二、碱金属反应

（主要是Na及K）

1、生成低熔点、易升华的Na2O,K2O：高温积灰

2、生成低熔点硫酸盐Na2SO4,K2SO4

结渣、高温积灰、高温腐蚀

3、高熔点灰分低熔点灰分：（SiO2Na2Si2O5）

结渣、高温积灰

第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件

三、SiO2的反应和酸碱反应

酸碱反应：在还原性气氛下酸性成分+碱性成分

低熔点共晶体

（例如：CaO-FeO-SiO2

）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀

一、水冷壁结渣

1、结渣的概念

熔融或半熔融状态的灰粒粘附到受热面上，逐步积累形成的灰渣层。

结渣具有自动加剧的特点，因为：受热面的外表温度和烟气温度增加；受热面的外表面粗糙度增加。第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀2、结渣对锅炉的影响（书p.290~291）

1）排烟热损失增大，出力降低；

2）结渣点以后的受热面超温；

3）改变炉内空气动力场（喷嘴处结渣）：

不完全燃烧热损失增加，炉壁局部超温。

4）影响汽包锅炉蒸发区的水循环；

5）引起受热面热偏差；

6）结渣脱落时，砸坏水冷壁管，还可能造成炉膛突然熄火。2、结渣对锅炉的影响（书p.290~291）3、影响结渣的主要因素

1）炉膛热强度、负荷（温度水平）

2）燃料本身的灰分特性

酸性成分多，灰熔点升高；

碱性成分多，灰熔点降低。

3）燃烧区气氛

还原性气氛，灰熔点低。

4）炉内流场火焰中心偏斜、火焰刷墙。3、影响结渣的主要因素4、锅炉运行中防止结渣的措施（1）尽量使燃用煤种与设计煤种一致设计热强度、灰分特性之间的协调。（2）良好的炉内流场：

1）防止炉内热负荷分布过于集中；（降低炉内的最高温度水平）

2）防止还原性气氛下燃烧；

3）防止火焰刷墙；（3）适时吹灰4、锅炉运行中防止结渣的措施二、水冷壁高温腐蚀

在高温、含硫（氯）、还原性气氛下，水冷壁管经化学反应，生成结构疏松、容易脱落的FeS、FeO。（反应式见书p.293,294）第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件影响水冷壁高温腐蚀的因素：（1）燃料成分（S、Cl含量）；（2）燃烧区气氛（还原性？氧化性？）（3）炉内流场（火焰刷墙）（4）水冷壁温度。

防止措施：（1）控制管壁温度；（2）控制燃烧气氛特别是水冷壁壁面附近的气氛；（3）合理组织炉内燃烧工况，防止水冷壁结渣、火焰中心偏斜或冲、刷墙等可能引起热偏差的现象发生；（4）保证水动力的稳定以避免传热恶化的出现。第16章-结渣和高温积灰及高温腐蚀课件第五节高温对流受热面的积灰和腐蚀

一、高温积灰（1）高温积灰的概念（高温烧结性积灰

）炉膛的高温环境下升华的灰分，在高温对流受热面上冷凝并携同其它飞灰沉积，而形成的烧结性积灰

。

通常发生在受热面的迎风面第五节高温对流受热面的积灰和腐蚀45高温积灰过程（Couch）脱落的氧化皮18高温积灰过程（Couch）脱落的氧化皮（2）高温积灰对锅炉的影响

1）汽温下降（循环效率降低）；

2）排烟热损失增加；

3）烟道流动阻力增加；

4）高温腐蚀（在后面介绍）。（3）影响高温积灰的因素

1）灰的成分；灰在炉膛中升华的成分主要是：低熔点的碱金属化合物、硫酸盐。（Na2O，K2O，Na2SO4等）

2）设计和运行的工况（炉膛温度

）。（2）高温积灰对锅炉的影响二、高温对流受热面的煤灰腐蚀

1、定义：

熔融状态的腐蚀性高温积灰（硫酸盐，复合硫酸盐），与受热面发生化学反应，产生的受热面管壁腐蚀。

2、腐蚀过程：

M2O+SO3M2SO4（硫酸盐）

3M2SO4+Fe2O3+3SO32M3Fe(SO4)3

（复合硫酸盐）

2M3Fe(SO4)3+10Fe3Fe3