第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀.ppt

第十六章结渣和高温积灰及高温腐蚀
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受热面的灰污或灰沉积:飞灰在炉内因各种化学反应或物理力的作用而沉积在受热面上。
结渣:一般是指在接受炉膛辐射的受热面上形成的熔融、半熔融、或固态沉积物。
积灰:发生在对流受热面上的灰沉积
高温积灰(高温粘结性积灰):常发生在烟温高于700~800℃的对流受热面(高过、高再等)上
中低温积灰(松散性积灰):发生在烟气温度处于600~700℃以下,约250~300℃以上的受热面区域,如省煤器。
低温受热面积灰(空气预热器积灰)
第一节煤粉锅炉受热面的积灰和腐蚀
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烟气侧腐蚀:锅炉烟气中污染性气体或受热面沉积物与受热面金属的化学反应导致的受热面损坏。
水冷壁高温腐蚀(硫化物和***化物)
高温对流受热面腐蚀(煤灰腐蚀)
低温受热面腐蚀(低温酸腐蚀)
高温氧化性腐蚀(蒸汽侧的蒸汽氧化)
第一节煤粉锅炉受热面的积灰和腐蚀
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煤中的矿物质及其成灰
煤中的矿物质
粘土矿物和页岩等铝硅酸盐类矿物,如高岭石;
硫化物,如黄铁矿、白铁矿(FeS2);
石英/硅酸盐,如石英、长石等;
碳酸盐,如方解石、白云石、菱铁矿;
硫酸盐;
其它矿物质(如***化物、氧化物等);等
煤中矿物质种类多,分布严重不均匀,测量困难。
第二节燃煤矿物质成分的化学物理特性
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第二节燃煤矿物质成分的化学物理特性
成灰过程和煤灰成分
成灰过程:煤中矿物质在炉内燃烧过程中经过复杂的物理、化学过程转变成煤灰(飞灰和炉渣)。
煤灰的主要化学成分:硅酸盐(大多为非晶态的玻璃体)、氧化物、硫酸盐和少量其它化合物的混合物。
煤灰的化学组成以氧化物的百分含量表示:
酸性氧化物:SiO2、Al2O3、TiO2
碱性氧化物:Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O
煤灰化学组成分析时一般还包括SO3
碱酸比:
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煤灰的熔融特性:DT,ST,HT,FT
SiO2影响复杂,一般SiO2/Al2O3高则灰熔点低
Al2O3增加,灰熔点增加
Fe2O3增加,灰熔点降低
CaO在一定范围内增加,灰熔点降低,随后增加
其它碱性成分增加,灰熔点降低
煤灰成分之间会生成低熔点共熔体。
第二节燃煤矿物质成分的化学物理特性
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一、黄铁矿FeS2和结渣
煤中铁:90%以上以亚铁(Fe2+)的形式存在的,并以黄铁矿(硫铁矿)FeS2居多,少量以菱铁矿FeCO3、硫酸盐、含铁粘土等形式出现,只有不到10%是以正铁(Fe3+)的形式存在。
FeS2的转化
氧气充足(氧化性气氛)下,迅速分解氧化成铁氧化物和SO2
氧气不足(还原性气氛)时,分解成磁黄铁矿再缓慢氧化形成FeS-FeO共熔体,熔点低而易导致结渣。铁氧化物(FeO)会与灰中其它成分如CaO、SiO2等生成低熔点共熔体,也有利于结渣。
FeS2的影响
FeS2易导致结渣(密度大、中间产物熔点低)
FeS2反应产物:还原性气氛下H2S、S导致水冷壁腐蚀;SO2影响高温积灰和腐蚀;SO3导致低温腐蚀。
灰中的Fe:Fe2O3增加,灰熔点降低,并显著受气氛影响。
第三节影响高温受热面灰污染的几个主要化学反应
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二、碱金属反应和高温积灰
煤中碱金属(主要是Na及K)的含量不多,但对结渣和高温对流受热面积灰有重要影响。
煤中碱金属在火焰中挥发,通过炉内烟气中反应主要以气态M2O、MOH、MCl、M2SO4等形式存在,烟温低时以M2SO4较稳定。
烟温降低或接触到受热面、灰颗粒时,上述成分凝结,并可与SO2、SO3反应转化成M2SO4。
因M2SO4熔点低,在受热面上易烧结,引起高温积灰及腐蚀;在飞灰表面增加颗粒表面粘性,也有利于积灰。
三、SiO2的反应
第三节影响高温受热面灰污染的几个主要化学反应
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一、水冷壁结渣
1. 结渣过程
水冷壁结渣是由熔融或半熔融颗粒撞击到管壁或管壁上原积有粘性灰所引起。
结渣形成过程是,首先在水冷壁表面应存在粘性的沉积物,然后通过壁温的提高和粘附捕捉,以及反复的理化作用,则会形成厚而硬的结渣,外层灰渣甚至处于熔化和流动状态。
第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀
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2. 结渣危害
影响传热,炉膛水冷壁吸热量减少,降低锅炉运行经济性;
导致炉膛出口烟温升高和过、再热汽温超温,为了维持汽温,需要降低负荷;
燃烧器喷口结渣影响流动状态和炉内燃烧状况;
给水循环的安全性和水冷壁的热偏差带来不利影响,也导致高温对流受热面吸热不均;
掉渣会砸坏冷灰斗,影响锅炉的安全运行。
第四节炉膛水冷壁结渣和高温腐蚀
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