尾部受热面的磨损和低温腐蚀及积灰.pptx
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1、内容提纲内容提纲本章内容本章内容尾部受热面的磨损、影响因素、预防措施尾部受热面的磨损、影响因素、预防措施酸露点与空预器低温腐蚀、堵灰及防止措施酸露点与空预器低温腐蚀、堵灰及防止措施尾部受热面积灰及防止措施尾部受热面积灰及防止措施重点掌握重点掌握尾部受热面的磨损与预防措施尾部受热面的磨损与预防措施酸露点与空预器低温腐蚀及预防措施酸露点与空预器低温腐蚀及预防措施第1页/共44页17.1 尾部受热面的磨损含有硬颗粒的流体相对于固体运动,使固体表面产生的含有硬颗粒的流体相对于固体运动,使固体表面产生的磨损磨损冲蚀冲蚀(冲击磨损冲击磨损)两种冲蚀类型:两种冲蚀类型:冲刷磨损冲刷磨损颗粒相对于固体表面冲击
2、角较小,甚至接近平颗粒相对于固体表面冲击角较小,甚至接近平行;行;撞击磨损撞击磨损颗粒相对于固体表面冲击角较大,或接近于垂直。颗粒相对于固体表面冲击角较大,或接近于垂直。磨损一般发生在烟温低于磨损一般发生在烟温低于1150K1150K,壁温低于,壁温低于750K750K的低过、的低过、低再、省煤器和空预器区域。低再、省煤器和空预器区域。例:例:200MW200MW的燃煤锅炉,灰分的燃煤锅炉,灰分30%30%,飞灰占,飞灰占80%80%,每年流经,每年流经对流受热面管束的飞灰量为对流受热面管束的飞灰量为18.5618.56万吨,设计寿命为万吨,设计寿命为1010年,流过年,流过186186万吨。
3、万吨。第2页/共44页一、冲击磨损过程的物理现象(a)(a)(a)(a)球形粒子正面冲击时的能量平衡球形粒子正面冲击时的能量平衡球形粒子正面冲击时的能量平衡球形粒子正面冲击时的能量平衡(b)(b)(b)(b)球形粒子球形粒子球形粒子球形粒子30303030冲击时的能量平衡冲击时的能量平衡冲击时的能量平衡冲击时的能量平衡正向撞击会造成表面基体组织变形,斜向撞击还会切削机制形成的基体磨损变薄。脆性材料以变形磨损为主,塑性材料以切削形成的磨损为主,两者的比例随撞击角度变化。以石英进行撞击实验,撞击角/5(36)时,软钢受变形和切削双重作用最大。书本306图17-4第3页/共44页第一排管,迎风面撞击
4、角为第一排管,迎风面撞击角为3030 5050 时,磨损量达到最大。时,磨损量达到最大。对多排管束时第一排以后的各排管对多排管束时第一排以后的各排管子,错列时磨损集中在子,错列时磨损集中在2525 3030 区区域,顺列时集中在域,顺列时集中在6060 处。处。最大磨损量位置与管径及管节距有最大磨损量位置与管径及管节距有关,管径大,半角小。关,管径大,半角小。管外横向冲刷磨损区域管外横向冲刷磨损区域圆周方向圆周方向二、受热面磨损的区域第4页/共44页受热面的磨损是不均匀受热面的磨损是不均匀的,不仅是沿管子周界的,不仅是沿管子周界的磨损不均匀,而且烟的磨损不均匀,而且烟道截面不同部位受热面道截面
5、不同部位受热面的磨损也是不均匀的。的磨损也是不均匀的。管外烟气横向冲刷管外烟气横向冲刷 管内烟气纵向冲刷管内烟气纵向冲刷错列管束,s1/d=s2/d=2时,最大磨损的管排是第二排,约为第一排的2倍。以后各排磨损量大于第一排,小于第二排。s1/d2时,最大磨损的管排往往不是在第二排,而是移至管束深处。顺列管束布置,第一排管磨损最为严重。错列顺列管外横向冲刷磨损区域管外横向冲刷磨损区域管排位置管排位置第5页/共44页管内纵向冲刷磨损区域管内纵向冲刷磨损区域明显产生磨损的部位,明显产生磨损的部位,在烟气进口约在烟气进口约100100150 mm150 mm或或(1-3)(1-3)d d长长的一段管壁
6、处。的一段管壁处。(1-3)d位置磨损量最大第6页/共44页烟气流动转向与烟气走廊烟气流动转向与烟气走廊炉内易受热面磨损的区域炉内易受热面磨损的区域烟气流动方向变化烟气流动方向变化烟气走廊烟气走廊吹损吹损第7页/共44页水平烟气走廊出口处速度场烟气走廊烟气走廊第8页/共44页三、磨损危害 磨损的危害磨损的危害受热面壁厚减小,强度降低,甚至破坏,导致管受热面壁厚减小,强度降低,甚至破坏,导致管子泄漏,影响锅炉的安全运行。子泄漏,影响锅炉的安全运行。增加检修工作量和钢材(修复或更换)耗量增加检修工作量和钢材(修复或更换)耗量第9页/共44页四、金属管壁受飞灰冲蚀磨损速率近似计算1973年锅炉热力计
7、算标准推荐管壁最大磨损量计算公式:a烟气中飞灰磨损系数;烟气中飞灰磨损系数;M管材的抗磨系数;管材的抗磨系数;飞灰浓度;飞灰浓度;k 和和k 飞灰浓度场和烟气速度场不均匀系数;飞灰浓度场和烟气速度场不均匀系数;g管束间最窄截面上的烟速;管束间最窄截面上的烟速;kD锅炉设计负荷下烟气速度与平均运行负荷下烟速比值。锅炉设计负荷下烟气速度与平均运行负荷下烟速比值。碰撞频率因子 p计算第一排不计,烟速取管前平均烟速第10页/共44页飞灰磨损量可用下式计算:飞灰磨损量可用下式计算:式中式中 E 管壁表面单位面积磨损量,管壁表面单位面积磨损量,g/m2;飞灰撞击率,与灰粒所受惯性力及气流的粘性力有关;飞灰
8、撞击率,与灰粒所受惯性力及气流的粘性力有关;如用磨损厚度来表示磨损量,则磨损厚度为:如用磨损厚度来表示磨损量,则磨损厚度为:磨损量和速度的简化计算公式磨损速度主要与灰量、灰的磨损特性、灰粒磨损速度主要与灰量、灰的磨损特性、灰粒(烟气烟气)速度和烟速度和烟气温度有关。气温度有关。E Ew w=57.257.2P Pa aw w3.33.3/T/Tg g P Pa a灰的磨损参数灰的磨损参数(书中书中IabRA/C);w烟气速度;烟气速度;T Tg g烟气温度。烟气温度。js金属的密度,g/m3第11页/共44页五、飞灰冲击磨损的影响因素烟气速度的影响 书本306图17-5飞灰浓度的影响 书本30
9、6表17-6飞灰粒径的影响 书本304表17-3烟气(煤种)成分的影响 飞灰磨损系数a管子排列方式的影响管壁材料硬度的影响 抗磨损系数M管壁温度的影响 通过氧化膜厚度影响磨损程度气流方向的影响烟气走廊第12页/共44页煤种和矿物质的莫氏硬度和磨损性金属的磨损量与金属材料和灰粒的硬度比有关(H/Hp),灰粒硬度越高,磨损量越大;灰粒硬度比金属差时,灰粒撞击到金属表面会使飞灰颗粒受到破坏,降低磨损性。第13页/共44页燃料和矿物质硬度成成 分分煤中重量百分数煤中重量百分数(%)莫氏硬度莫氏硬度维氏硬度维氏硬度(kg/mm2)煤煤 质质石石 英英黄铁矿黄铁矿851.61.51.22.57671070
10、1200130011001300硅酸盐:硅酸盐:高岭土高岭土 伊利石伊利石 白云母白云母 长长 石石 蓝晶石蓝晶石 黄黄 玉玉5330.10.10.122.522.522.56678304020354080700800500215015001700碳酸盐:碳酸盐:方解石方解石 菱镁矿菱镁矿 菱铁矿菱铁矿钒钒 土土0.50.10.2稀少稀少34491301703705203704301200纯煤不坚硬,维氏硬度为纯煤不坚硬,维氏硬度为10107070。磨损主要由煤中矿物质引起;。磨损主要由煤中矿物质引起;高岭土、伊利石和白云母软物质,维氏硬度不超过高岭土、伊利石和白云母软物质,维氏硬度不超过80
11、80;长石、蓝晶石和黄玉硬物质,维氏硬度可达长石、蓝晶石和黄玉硬物质,维氏硬度可达10001000以上;以上;常用的耐磨金属锰钢的维氏硬度为常用的耐磨金属锰钢的维氏硬度为180-220180-220。第14页/共44页氧化物氧化物SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgO莫氏硬度莫氏硬度795.8644飞灰的平均莫氏硬度计算:Xi灰粒中各化学成份的百分含量;灰粒中各化学成份的百分含量;Hi对应对应Xi的莫氏硬度。的莫氏硬度。炉型炉型400t/h220t/h185t/h75t/h除尘器前除尘器前 预热器上部预热器上部 引风机前引风机前 除尘器前除尘器前 除尘器前除尘器前 省煤器出口省煤器出
12、口平均莫氏硬度平均莫氏硬度比比 重重可燃物可燃物7.272.102.287.182.124.537.332.256.326.882.381.297.032.052.716.972.306.34六种氧化物的莫氏硬度六种氧化物的莫氏硬度我国典型电站飞灰的平均硬度我国典型电站飞灰的平均硬度HmHm我国典型电站锅炉飞灰的平均硬度我国典型电站锅炉飞灰的平均硬度Hm为为7左右,相当于石英的硬度。左右,相当于石英的硬度。第15页/共44页磨损量与飞灰特性关系的简算方法磨损速度磨损速度E Ew w与飞灰硬度的关系与飞灰硬度的关系:E Eww=BH=BH2.32.3式中式中B B为实验常数为实验常数而更一般的表
13、达式为而更一般的表达式为:E Eww=B B1 1(H H-HH1 1)n n 式中式中H H1 1表示被磨损材料的硬度,表示被磨损材料的硬度,B B1 1为常数,为常数,n n为指数。为指数。飞灰磨损系数飞灰磨损系数a a与灰中成分关系与灰中成分关系:第16页/共44页煤种名称煤种名称磨损量磨损量(g)a109铜川煤铜川煤0.0421.12抚顺混煤抚顺混煤0.0471.26义马焦作混煤义马焦作混煤0.0511.37大同煤大同煤0.03560.95南桐重庆混煤南桐重庆混煤0.0631.82荣昌荣昌/广元广元/会家山混煤会家山混煤0.0591.58埠新、新丘混煤埠新、新丘混煤0.0621.66
14、我国典型煤种磨损系数a的试验结果a主要与煤种有关,可近视取主要与煤种有关,可近视取141010mms3/(gh)第17页/共44页六、煤灰的磨损特性的判别1)灰的相对磨损指数Iab Iab=x1(1-l1)+0.5x2(1-l2)Ilg+(x1l1+0.5x2l2)I1q 2)普华磨损特性指数(我国常用指数,针对煤)Hab 10%,磨损倾向轻微Hab 10-20%,磨损倾向中等Hab 20%,磨损倾向严重3)根据灰中SiO2含量判别灰磨损性详见书本305页SiO含量对磨损影响 7 5.8 9第18页/共44页4)4)煤的磨损指数Ic,取决于石英和黄铁矿重量分额。I Ic c=(=(C Cq q
15、+xCxCp p)I Iq qCq和和Cp为煤灰中石英和黄铁矿的重量分额为煤灰中石英和黄铁矿的重量分额(%)x系数,一般取系数,一般取0.20.5,Iq石英的相对磨损度石英的相对磨损度。磨损小的煤:磨损小的煤:Ic 0.01磨损程度中等的煤:磨损程度中等的煤:Ic=0.010.025高度磨损的煤:高度磨损的煤:Ic 0.0250.05磨损严重的煤:磨损严重的煤:Ic 0.05第19页/共44页5)根据SiO2和Al2O3的含量SiO2和Al2O3是煤灰磨损主要影响因素,常将SiO2和Al2O3的比值作为一种判定准则,比值越大,磨损越严重。K Ke e=-0.012=-0.012A Ashsh+
16、0.074 SiO+0.074 SiO2 2/Al/Al2 2OO3 3+1.33 +1.33 (K Ke e10%)10%)煤煤 种种晋中煤晋中煤寿阳煤寿阳煤SiO2/Al2O3磨损系数磨损系数Ke1.4280.87681.1931.0886第20页/共44页七、尾部受热面防磨保护七、尾部受热面防磨保护设计时合理选择烟气流速(书本书本307-308307-308)降低速度分布不均匀和飞灰浓度分布不均匀(书本书本308-309308-309)在磨损严重部位加装防磨装置(书本书本309-310309-310)局部磨损严重的管排改用厚壁管降低烟气中飞灰浓度采用膜式省煤器或鳍片管式省煤器采用较大的管
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