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大型电站燃煤锅炉尾部受热面的磨损原理

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大型电站燃煤锅炉尾部受热面的磨损原理

摘要：本文主要研究了大型电站燃煤锅炉尾部受热面的磨损机理，分析了磨损类型、磨损原因以及磨损对锅炉性能的影响。通过对磨损机理的研究，提出了相应的防磨措施，为提高锅炉运行效率和延长设备使用寿命提供了理论依据。

随着电力工业的快速发展，燃煤锅炉在电站中扮演着重要的角色。然而，燃煤锅炉尾部受热面在运行过程中，由于高温、高速气流和飞灰的冲刷作用，容易发生磨损，严重影响锅炉的安全稳定运行和设备寿命。因此，研究大型电站燃煤锅炉尾部受热面的磨损机理，对于提高锅炉运行效率和设备使用寿命具有重要意义。本文从磨损类型、磨损原因和磨损对锅炉性能的影响等方面对磨损机理进行了深入研究。

第一章燃煤锅炉尾部受热面磨损概述

1.1燃煤锅炉尾部受热面的组成及作用

燃煤锅炉尾部受热面是锅炉系统中至关重要的组成部分，其主要由过热器、再热器、空气预热器、除尘器等设备构成。过热器位于锅炉尾部，其作用是将锅炉产生的饱和蒸汽加热至过热蒸汽，提高蒸汽的温度和压力，以便于推动汽轮机做功，提高发电效率。过热器通常由一系列管束组成，管束外表面与烟气直接接触，承受着高温和高速烟气的冲刷。例如，某大型电站的过热器管束直径为50mm，壁厚为5mm，工作温度约为450℃，在满负荷运行时，管束表面温度可达到600℃以上。

再热器位于过热器之后，其主要功能是对过热蒸汽进行再热，以减少热力循环中的热损失，提高热效率。再热器的设计和过热器类似，同样由多个管束组成，但管径和壁厚通常比过热器略大。以某电站的再热器为例，其管束直径为70mm，壁厚为6mm，工作温度约为550℃，在满负荷运行时，管束表面温度可达到650℃。

空气预热器位于再热器之后，其主要作用是预热锅炉燃烧所需的空气，提高燃烧效率，降低氮氧化物（NOx）排放。空气预热器通常采用列管式或回转式结构，管束外表面与烟气接触，内表面与空气接触。某电站的空气预热器采用列管式结构，管束直径为30mm，壁厚为3mm，管间距为6mm，工作温度约为350℃，在满负荷运行时，管束表面温度可达到500℃。此外，空气预热器的设计还需考虑烟气腐蚀、磨损等因素，以保证其长期稳定运行。

1.2燃煤锅炉尾部受热面磨损类型及特点

(1)燃煤锅炉尾部受热面的磨损类型主要包括冲刷磨损、腐蚀磨损和高温磨损。冲刷磨损是由于高温、高速烟气中的飞灰颗粒对受热面表面的冲击造成的，其特点是磨损速率较快，磨损形态呈不规则形状。例如，某电站的过热器管束在运行过程中，由于飞灰冲刷，管束表面出现大量凹坑和划痕，磨损深度可达0.5mm。

(2)腐蚀磨损是由于烟气中的酸性物质与受热面材料发生化学反应，导致材料逐渐损耗。腐蚀磨损的特点是磨损速率较慢，但容易造成材料表面形成凹坑和裂缝。以某电站的再热器为例，由于烟气中的SO2和H2S含量较高，再热器管束表面出现明显的腐蚀现象，管壁厚度减小，最大腐蚀深度达到1mm。

(3)高温磨损是指受热面材料在高温下与烟气中的气体分子发生相互作用，导致材料表面硬度降低，从而加速磨损。高温磨损的特点是磨损速率较快，且磨损形态呈均匀分布。例如，某电站的空气预热器管束在高温环境下运行，管束表面出现均匀的磨损痕迹，磨损深度约为0.3mm。高温磨损对受热面的影响较大，容易导致设备性能下降和寿命缩短。

1.3燃煤锅炉尾部受热面磨损原因分析

(1)燃煤锅炉尾部受热面磨损的主要原因之一是飞灰的冲刷作用。在锅炉运行过程中，燃烧产生的飞灰以高速流过受热面，对管壁产生冲击和摩擦，导致磨损。飞灰的粒径、硬度以及流速对磨损的影响显著。例如，在粒径较小的飞灰中，磨损主要集中在管壁的凸起部分；而在粒径较大的飞灰中，磨损则更均匀地分布在管壁表面。

(2)烟气中的化学成分也是导致受热面磨损的重要因素。烟气中的SO2、H2S等酸性气体与受热面材料发生化学反应，形成腐蚀性物质，导致材料表面逐渐损耗。此外，烟气中的盐类物质在受热面表面沉积，形成盐垢，加剧了磨损。以某电站为例，由于烟气中SO2含量较高，导致过热器管束表面发生严重的腐蚀磨损，影响了锅炉的运行效率。

(3)受热面材料本身的性能也是影响磨损的重要原因。不同材料的硬度、耐磨性和抗氧化性不同，对磨损的抵抗能力也不同。例如，某些合金材料的耐磨性较好，但在高温下容易发生氧化，导致材料性能下降；而某些非合金材料虽然抗氧化性能较好，但耐磨性较差。因此，在设计和选择受热面材料时，需要综合考虑材料的多方面性能，以降低磨损风险。

第二章燃煤锅炉尾部受热面磨损机理研究

2.1磨损机理基本理论

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