自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)的安全運(yùn)行

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自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)的安全運(yùn)行第一節(jié)自然循環(huán)原理與基本概念一、蒸發(fā)設(shè)備的組成1）作用：吸收爐內(nèi)燃料燃燒放出的熱量→把爐水轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?）組成：圖6-1由汽包、下降管、聯(lián)箱、水冷壁、導(dǎo)汽管等組成。其中、汽包、下降管、導(dǎo)汽管、聯(lián)箱位于爐外→不受熱3）流程：給水→省煤器加熱→汽包→水經(jīng)下降管→下聯(lián)箱→水冷壁受熱達(dá)到ts后形成汽水混合物→汽4）自然循環(huán)：汽水密度差產(chǎn)生的流動(dòng)動(dòng)力

1●蒸發(fā)設(shè)備的組成：汽包、下降管、水冷壁、聯(lián)箱及其連接管道。汽包水冷壁聯(lián)箱下降管

2（2）蒸發(fā)系統(tǒng)的工作流程：汽包過熱器下聯(lián)箱水冷壁省煤器水蒸汽汽、水汽、水給水蒸發(fā)系統(tǒng)：由蒸發(fā)設(shè)備組成的系統(tǒng)。

3組成：自然循環(huán)鍋爐的循環(huán)回路是由汽包、下降管、分配水管、水冷壁下聯(lián)箱、水冷壁管、水冷壁上聯(lián)箱、汽水混合物引出管、汽水分離器組成的．如圖8—1所示。重位壓差是由下降管和上升管(水冷壁管)內(nèi)工質(zhì)密度不同造成的。而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收爐膛內(nèi)火焰的輻射熱量后．進(jìn)行蒸發(fā)，形成汽水混合物，使工質(zhì)密度降低形成的。

4圖8-1表示了一個(gè)簡(jiǎn)單的自然循環(huán)原理的示意圖。根據(jù)圖8-1，設(shè)汽包內(nèi)靜壓力為P1，下降管下部的靜壓力為P2，則對(duì)于下降管和上s升管分別有水在回路中循環(huán)流動(dòng)時(shí)，下降管側(cè)的壓差Yxj應(yīng)大于上升管側(cè)的壓差Yss，即

5靜力平衡時(shí)，應(yīng)有yxj＝Y(jié)ss，即自然循環(huán)的實(shí)質(zhì)，是由重位壓差造成的循環(huán)推動(dòng)力克服了上升系統(tǒng)和下降系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，從而推動(dòng)工質(zhì)在循環(huán)回路中流動(dòng)。而自然循環(huán)鍋爐的“循環(huán)推動(dòng)力”實(shí)際上是由“熱”產(chǎn)生的，即由于水冷壁管吸熱，使使水的密度ρxj改變成為汽水混合物的密度ρhu，

6并在高度為H的回路中形成了重位壓差。1、回路高度越高，且工質(zhì)密度差越大，形成的循環(huán)推動(dòng)力越大。2、而密度差與水冷壁管吸熱強(qiáng)度有關(guān)，在正常循環(huán)情況下，吸熱越多，密度差越大、工質(zhì)循環(huán)流動(dòng)越快。二、自然循環(huán)的基本概念設(shè)進(jìn)入上升管的流量為G，水冷壁的實(shí)際蒸發(fā)量為D，從汽包引出的蒸汽流量為D0，水冷壁的流通截面為F，則用于描寫自然循環(huán)的幾個(gè)主要概念是；

71)循環(huán)流速ω0定義為：在飽和水狀態(tài)下進(jìn)入上升管入口的水的流速。即(2)質(zhì)量含汽率Xo定義為：上升管中蒸汽所占循環(huán)流量的份額，或汽水混合物中蒸汽所占的份額。即X＝D/G

8(3)循環(huán)倍率K定義為；上升管中實(shí)際產(chǎn)生lkg蒸汽需要進(jìn)入多少干克水。K＝G/DX＝1/K

9第二節(jié)自然循環(huán)鍋爐水冷壁的安全運(yùn)行一、影響水冷壁安全運(yùn)行的主要因素鍋爐運(yùn)行中，影響水冷壁安全運(yùn)行的因素很多，既有管內(nèi)諸多因素的影響，也有管外復(fù)雜因素的影響。1）管內(nèi)影響因素;a)水質(zhì)不良管內(nèi)結(jié)垢和腐蝕b)水冷壁受熱偏差影響導(dǎo)致個(gè)別或部分管子出現(xiàn)循環(huán)流動(dòng)的停滯或倒流c)熱負(fù)荷過↑→導(dǎo)致管內(nèi)壁附近出現(xiàn)膜態(tài)沸騰d)汽包水位過↓→引起水冷壁中循環(huán)流量不足→甚至發(fā)生“干鍋“

10管內(nèi)因素導(dǎo)致內(nèi)壁連續(xù)水膜被破壞由水冷卻變?yōu)槠睦鋮s→冷卻↓→傳熱惡化→t壁超溫→管強(qiáng)度↓→承壓能力↓→由于管內(nèi)工質(zhì)壓力作用可導(dǎo)致管子局部“鼓包”裂口→以致爆管2、管外影響：a)燃燒生成腐蝕性氣體對(duì)管壁的高溫腐蝕b)結(jié)渣和積灰導(dǎo)致的對(duì)管壁的侵蝕c)煤粉氣流或含灰氣流對(duì)管壁磨損管外因素可能導(dǎo)致管壁減薄或管壁超溫→管承壓能力→引起爆管或泄漏本節(jié)主要敘述與水循環(huán)特性有關(guān)的停滯、倒流和膜態(tài)沸騰

11二、蒸發(fā)管內(nèi)的停滯、倒流和膜態(tài)沸騰1．停滯水冷壁是將幾百根管子并聯(lián)組合成幾個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，如圖8-3所示。由于爐膛中溫度場(chǎng)分布不均，隨燃料和燃燒調(diào)整以及鍋爐負(fù)荷(鍋爐蒸發(fā)量)變化等因素變化，溫度場(chǎng)分布也發(fā)生變化。這樣，水冷壁管屏之間或管子之間的吸熱強(qiáng)度就會(huì)存在偏差，加上上升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)偏差和流量分配偏差，將導(dǎo)致每根管子和管屏問的受熱強(qiáng)度不同，阻力不同，循環(huán)推動(dòng)力就不同。

12雖然管屏進(jìn)出口聯(lián)箱的壓差是相同的，但每根管子的流動(dòng)表現(xiàn)可能不同。受熱弱的管子中，工質(zhì)密度大，當(dāng)這根管子的重位壓頭接近于管屏的壓差時(shí)，（Yss＝P2-P1＝Hρhug＋△Pss）管屏的壓差只能托住液柱，而不能推動(dòng)液柱的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，管內(nèi)就出現(xiàn)了流體的停滯現(xiàn)象。從循環(huán)特性來看，停滯現(xiàn)象的表現(xiàn)是：循環(huán)流速ω?！?，即循環(huán)流量G＝D，但G≠0，停滯管的壓差等于下降管的壓差，即Yxj＝Y(jié)tz，但停滯管的流動(dòng)阻力△P→0。

13當(dāng)汽水混臺(tái)物從汽包汽空間引入時(shí)、還會(huì)出現(xiàn)自由水面。則在管中出現(xiàn)一個(gè)汽水分界面→稱當(dāng)存在自由水面時(shí)，管子上半部是汽，下半部是水，管子上部就會(huì)過熱超溫；且當(dāng)自由水面的位置波動(dòng)時(shí)，還會(huì)引起管子的疲勞應(yīng)力。注：超高壓和亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐水冷壁出口的汽水混合物引入汽水分離器，不會(huì)出現(xiàn)自由水面。所以，水循環(huán)停滯實(shí)際上導(dǎo)致的是水冷壁管的傳熱惡化。水循環(huán)停滯現(xiàn)象主要發(fā)生在受熱弱的管子上。

142．倒流在并聯(lián)工作的水冷壁管子之間，由于受熱不均，上升管之間形成了自然循環(huán)回路。這時(shí)，有的管中工質(zhì)向上流；有的管中工質(zhì)向下流。受熱最弱的水冷壁管內(nèi)的水不作上升流動(dòng)→反而作下降流動(dòng)的現(xiàn)象，稱工質(zhì)向下流的管子就叫“倒流管”。倒流的定義是：本來應(yīng)該是工質(zhì)向上流的上升管，變成了工質(zhì)向下流的下降管。

15從循環(huán)特性來看．倒流現(xiàn)象的表現(xiàn)是：倒流管的壓差大于同一片管屏或同一回路的平均壓差，即Ydl＞Yhl，從而迫使工質(zhì)向下流動(dòng)。在發(fā)生倒流的管子中，水向下運(yùn)動(dòng)，而汽泡由于受到浮力向上運(yùn)動(dòng)。1、當(dāng)?shù)沽魉俣容^慢且等于汽泡向上運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)，向下流的水帶不走汽泡，造成汽泡不上不下的狀態(tài)，引起汽塞，發(fā)生傳熱惡化．以至使管子出現(xiàn)局部過熱超溫。2、當(dāng)管內(nèi)工質(zhì)倒流速度很快時(shí)，管子仍能得到良好的冷卻，不會(huì)出現(xiàn)超溫。3、當(dāng)汽水混合物引出管從汽包汽空間引入時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)倒流。

16當(dāng)水冷壁受熱不均比較嚴(yán)重時(shí)、受熱最差的管子有時(shí)可能出現(xiàn)停滯，有時(shí)可能出現(xiàn)倒流：所以，同一根管子出現(xiàn)停滯和到流以及向上流動(dòng)的機(jī)會(huì)并不是固定的，而是隨管外吸熱狀態(tài)和管內(nèi)上質(zhì)密度的變化而變化的。3．膜態(tài)沸騰--受熱強(qiáng)的管子當(dāng)水冷壁管受熱時(shí)，在管子內(nèi)壁面上開始蒸發(fā)．形成許多小汽泡。如果此時(shí)管外的熱負(fù)荷不大，小汽泡可以及時(shí)地被管子中心水流帶走，并受到“趨中效應(yīng)”的作用力，向管子中心轉(zhuǎn)移，而管中心的水不斷地向壁面補(bǔ)充。這時(shí)的管內(nèi)沸騰被稱為核態(tài)沸騰。

17如果管外熱負(fù)荷很高，在管子內(nèi)壁面上，汽泡生成的速度大于汽泡脫離壁面的速度，汽泡就會(huì)在管子內(nèi)壁面上聚集起來，形成蒸汽膜(即在水冷壁管子內(nèi)壁面上產(chǎn)生了“蒸汽墊。)，將管子中心的水與管壁隔開，使管子壁面得不到水的冷卻，引起管子壁面處出現(xiàn)傳熱惡化，導(dǎo)致管壁超溫。這種現(xiàn)象被稱為膜態(tài)沸騰，也稱為第一類傳熱惡化。此類發(fā)生在質(zhì)量含汽率較↓→但熱負(fù)荷過↑→核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)為膜態(tài)

18膜態(tài)沸騰一般發(fā)生在亞臨界參數(shù)鍋爐水冷壁管內(nèi)。這是因?yàn)椋钠瘽摕犭S著壓力提高而大幅度減小，使得亞臨界參數(shù)下在水冷壁管內(nèi)壁面附近流體邊界層中的水更容易汽化，即容易形成更多的汽化核心。因而產(chǎn)生膜態(tài)沸騰的機(jī)會(huì)相應(yīng)增加，而膜態(tài)沸騰的產(chǎn)生取決于水冷壁管外的熱負(fù)荷、管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量含汽率、管內(nèi)的質(zhì)量流速、工質(zhì)壓力、管徑等多種因素。但主要取決于水冷壁的熱負(fù)荷和質(zhì)量含汽率。

19第三節(jié)蒸發(fā)管內(nèi)的汽液兩相流型及傳熱一、汽液兩相流的流型在汽液兩相流中，汽泡與液體之間存在許多形狀的分界面．旦不斷變化。將這些“界面”人為地分成幾類，被稱為“流型”。鍋爐蒸發(fā)管內(nèi)的流型主要分為四類，即泡狀流彈狀流、環(huán)狀流和霧狀流。如圖8—4所示。

20(1)泡狀流。在連續(xù)的液相中，分散散存在著的小汽泡。(2)彈狀流。泡狀流中，汽泡濃度增大時(shí)，小汽泡聚合成大汽泡，直徑逐漸增大。汽泡直徑接近于管子內(nèi)徑時(shí)，形成彈狀流。(3)環(huán)狀流。由于汽泡的內(nèi)壓力增大，當(dāng)汽泡的內(nèi)壓力大于汽泡的表面張力時(shí)，汽泡破裂，液相沿管壁流動(dòng)，形成一層液膜；汽相在管子中心流動(dòng)，夾帶著小液滴(4)霧狀流。管子壁面上的水膜完全蒸干時(shí)，蒸干點(diǎn)的質(zhì)量含汽率X＝0．8，即蒸汽中仍然夾帶著小液滴，形成霧狀流。自然循環(huán)鍋爐的蒸發(fā)管中，因?yàn)橄拗芚＜0．4，所以一般不會(huì)出現(xiàn)霧狀流

21二、蒸發(fā)管內(nèi)的傳熱在蒸發(fā)過程的各個(gè)階段，蒸發(fā)管內(nèi)的流型在不斷變化。不同的流型狀態(tài)下，流體對(duì)管子壁面的熱交換方式不同，冷卻能力也不同，即管內(nèi)流體的放熱系數(shù)在不斷變化。放熱系數(shù)越大，管壁溫度越接近工質(zhì)溫度。圖8—5表示了垂直管中的流型和傳熱工況的關(guān)系。圖中蒸發(fā)管按流型發(fā)展的不同階段分為不同的傳熱階段。

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231、在管子入口的單相液體流動(dòng)階段，流體溫度低于當(dāng)?shù)貕毫ο碌娘柡蜏囟?，管壁溫度低于產(chǎn)生汽泡所需的溫度，為單相的過冷水對(duì)壁面的對(duì)流傳熱．放熱系數(shù)α基本不變。2、在汽泡狀流動(dòng)的初級(jí)階段是過冷沸騰階段。因?yàn)榇藭r(shí)的壁面溫度大于飽和溫度，在壁面上產(chǎn)生小汽泡，而管子中心流體溫度尚未達(dá)到飽和溫度，汽泡被帶到水流中很快凝結(jié)而消失，放熱系數(shù)增大。

243、在汽泡狀流動(dòng)的后期和環(huán)狀流動(dòng)階段、由于不斷吸熱，管內(nèi)的水流達(dá)到飽和溫度在壁面上產(chǎn)生的蒸汽不再凝結(jié)，壁面上不斷產(chǎn)生汽泡，又不斷脫離壁面，水流中分散著許多小汽泡，此時(shí)飽和核態(tài)沸騰開始，并一直持續(xù)到環(huán)狀流動(dòng)階段結(jié)束。此階段中，管內(nèi)放熱系數(shù)變化不大，管壁溫度接近流體溫度。4、在有卷吸的環(huán)狀流動(dòng)階段，環(huán)狀流的液膜變薄，管子壁面上的熱量很快通過液膜傳遞到液膜表面，此時(shí)在管子壁面上不再產(chǎn)生汽泡、蒸發(fā)過程轉(zhuǎn)移到液膜表面進(jìn)行。放熱系數(shù)略有提高，管壁溫度接近流體溫度。

255、在霧狀流動(dòng)階段，由于管子壁面的水膜被熬干，只有管子中心的蒸汽流中央帶著小液滴，壁面由霧狀蒸汽流冷卻，工質(zhì)對(duì)管壁的放熱系數(shù)急劇減小，管壁溫度發(fā)生突變性提高。隨后，由于流動(dòng)速度增加，工質(zhì)對(duì)管壁的放熱系數(shù)又有所增大，管壁溫度略有下降。當(dāng)霧狀流蒸汽中水滴全部被蒸干以后，形成單相的過熱蒸汽流動(dòng)，放熱系數(shù)進(jìn)一步減小，管壁溫度進(jìn)一步上升.

26以上的流動(dòng)工況和傳熱工況發(fā)生于熱負(fù)何不大的條件下。當(dāng)熱負(fù)荷不斷增大到一定程度時(shí)，壁面上產(chǎn)生的汽泡就來不及向管子中心轉(zhuǎn)移，水也來不及向壁面上補(bǔ)充，就會(huì)產(chǎn)生膜態(tài)沸騰。膜態(tài)沸騰可能發(fā)生在環(huán)狀流動(dòng)階段，當(dāng)熱負(fù)荷進(jìn)一步提高時(shí)，也可能發(fā)生在飽和狀流動(dòng)階段，特別是可能發(fā)生在過冷沸騰階段。

27在蒸發(fā)管中，可能發(fā)生的另一類傳熱惡化的工況是“蒸干”，稱為第二類傳熱惡化。在自然循環(huán)鍋爐的水冷壁中不出現(xiàn)“蒸干”導(dǎo)致的傳熱惡化。對(duì)亞臨界鍋爐水冷壁出口質(zhì)量含汽率相對(duì)較↑接近Xlj→有可能發(fā)生第二類傳熱惡化“蒸干”導(dǎo)致的傳熱惡化在直流鍋爐水冷壁中有可能會(huì)出現(xiàn)。

28防護(hù)措施1)保證一定的質(zhì)量流速質(zhì)量流速↑→則傳熱惡化時(shí)t壁可大幅↓2)↓受熱面的局部熱負(fù)荷→使傳熱惡化區(qū)域t壁↓3）管內(nèi)結(jié)構(gòu)—使用內(nèi)螺紋管、來復(fù)線管及繞流子管→使流體在管內(nèi)旋轉(zhuǎn)→↑邊界層水量→以↑臨界含汽率→傳熱位置向后推移三、內(nèi)螺紋管抵抗傳熱惡化的作用圖8-6表示了內(nèi)螺紋管和光管的壁溫隨質(zhì)量含汽率的變化關(guān)系。試驗(yàn)條件為：P＝18.5MPaq＝490kw／m2，ρw＝1000一l100kg／(m2，s)。試驗(yàn)用內(nèi)螺紋管的結(jié)構(gòu)如圖8-7所示.

29內(nèi)螺紋水冷壁管由于內(nèi)螺紋鋼管內(nèi)壁的螺旋凸筋能使管水的流動(dòng)沿螺旋方向旋轉(zhuǎn)，從而破壞鋼管內(nèi)壁蒸汽膜的形成，使高溫管壁與水保持直接接觸，迅速吸收熱量，提高了傳熱效率；同時(shí)，避免了鋼管管壁承受極高高溫，提高了鋼管使用壽命。

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31由圖8-6可以看出，1、鰭片光管在f＝0．3左右，壁溫開始飛升,到X＝0．6左右時(shí)，壁溫達(dá)到第一個(gè)高峰點(diǎn)；此后壁溫略有下降。這主要是由于汽水混合物的流速增大，對(duì)管壁的冷卻作用增強(qiáng)，導(dǎo)致出現(xiàn)隨質(zhì)量含汽率的增加管壁溫度下降趨勢(shì)。大約在X＝0．8左右，由于出現(xiàn)蒸干，管壁溫度再次出現(xiàn)飛升。2、而四頭鰭片內(nèi)螺紋管，在X＝0．8時(shí)，壁溫才開始飛升。這充分說明了內(nèi)螺紋管具有顯著的抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的作用。

32內(nèi)螺紋管抵抗膜態(tài)沸騰、推遲傳熱惡化的機(jī)理是：由于工質(zhì)受到螺紋的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)了管子內(nèi)壁面附近的擾動(dòng)，使水冷壁管內(nèi)壁面上產(chǎn)生的汽泡可以被旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)的液體及時(shí)帶走，而水流受到旋轉(zhuǎn)力的作用，緊貼內(nèi)螺紋槽壁面流動(dòng)，從面避免了汽泡在管子內(nèi)壁面上的積聚所形成的“汽膜”，保證了管子內(nèi)壁面上有連續(xù)的水流冷卻。

33隨X〃↑→ω0先↑后↓ω0上升區(qū)→熱負(fù)荷↑→使循環(huán)流量G↑→有自補(bǔ)償能力自補(bǔ)償能力：自然循環(huán)回路中，當(dāng)X＜Xlj（或K＞Klj）時(shí)→隨熱負(fù)荷↑，上升管受熱↑→ω0和G↑→而當(dāng)受熱↓→ω0和G↓的特性ω0↓的區(qū)→熱負(fù)荷↑→ω0反而↓→不安全

34第五節(jié)水循環(huán)特性曲線和全特性曲線四、影響循環(huán)安全性的主要運(yùn)行因素1、水冷壁受熱不均或受熱強(qiáng)度過高運(yùn)行中：爐內(nèi)火焰偏斜，水冷壁局部結(jié)渣和積灰是造成水冷壁吸熱不均的主要原因受熱弱的管子易出現(xiàn)停滯或倒流→受熱強(qiáng)的管子易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰→→導(dǎo)致管子局部發(fā)生傳熱惡化→t壁↑

352、下降管帶汽或自汽化a)原因：Ⅰ、旋渦斗帶汽：當(dāng)下降管入口處以上水位↓→鍋水在進(jìn)入下降管的過程中→由于流速的大小和方向突然改變→在入口處將形成漩渦斗→若漩渦斗很深直至進(jìn)入下降管時(shí)→將把汽包上部的蒸汽吸入下降管→造成下降管帶汽下降管入口至汽包水面高度↓→下降管進(jìn)口水速↑、管徑↑→→易形成漩渦斗，大機(jī)組下降管入口流速↑，大直徑下降管→易形成漩渦斗

36Ⅱ、下降管入口處鍋水自汽化鍋水入下降管時(shí)→水流速度↑→部分壓能轉(zhuǎn)為動(dòng)能ρ′Wxj2/2,同時(shí)進(jìn)口處有局ζρ′Wxj2/2→因此下降管進(jìn)口處壓力↓（1+ζ）ρ′Wxj2/2，由于汽包水面到下降管入口有一水柱高度h→產(chǎn)生重位壓頭使進(jìn)口處P↑，ρ′gh→當(dāng)h＜（1+ζ）ρ′Wxj2/2g時(shí)→下降管進(jìn)口P＜P汽包→則鍋水在入口會(huì)發(fā)生自汽化Ⅲ、汽包內(nèi)鍋水含汽：汽包內(nèi)鍋水或多或少會(huì)有部分蒸汽→當(dāng)蒸汽上浮速度＜汽包中水的下降速度時(shí)→蒸汽被帶入下降管

37危害:→汽進(jìn)入下降管實(shí)際水流量↓→循環(huán)流量↓→汽水兩相流→工質(zhì)密度↓→下降管側(cè)重位壓差↓→→流動(dòng)阻力↑→循環(huán)推動(dòng)力↓→可能造成停滯、自由水面→影響循環(huán)安全防止下降管帶汽的辦法：1、在下將管入口安裝隔柵，2、運(yùn)行時(shí)，應(yīng)注意維持正常的汽包水位。水位過低，下降管入口不但容易產(chǎn)生旋渦漏斗，而且下降管入口處的靜壓力降低，容易產(chǎn)生水的自汽化。

383、水冷壁內(nèi)壁結(jié)垢1）運(yùn)行水質(zhì)不合格→含鹽↑→當(dāng)水在管內(nèi)受熱蒸發(fā)時(shí)→鹽從水中析出→沉積在管壁上→管內(nèi)壁無水膜冷卻→管外吸收熱量不能被水帶走→傳熱熱阻↑→t壁↑2）結(jié)垢后→流動(dòng)阻力↑→易引起停滯和倒流4、上升系統(tǒng)的流動(dòng)阻力—指配水管、水冷壁、導(dǎo)汽管的管徑流通截面及管子彎頭數(shù)量、汽水分離器的結(jié)構(gòu)阻力系數(shù)、循環(huán)流速及鍋爐負(fù)荷等的影響

39(5)變負(fù)荷速度過快或低負(fù)荷運(yùn)行。1、鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)量減少，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)密度增大，使水冷壁重位壓差增大、循環(huán)回路的運(yùn)動(dòng)壓頭減小，循環(huán)流速就會(huì)降低，因而低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的水循環(huán)安全性較差。2、在快速變負(fù)荷，尤其是在快速降負(fù)荷時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)由于壓力降低，工質(zhì)的自汽化過程加快，由于汽包水室內(nèi)水的自汽化和下降管內(nèi)水的自汽化，使循環(huán)流量和運(yùn)動(dòng)壓頭同時(shí)減小，循環(huán)安全性大幅度降低。因此，控制變負(fù)荷速度是保證水循環(huán)系統(tǒng)安全工作的重要條件之一。

40提高水循環(huán)安全性措施:1)減少受熱不均設(shè)計(jì)上要求：1、爐膛溫度場(chǎng)均勻些，如四角布置燃燒器較前墻布置均勻，2、將爐膛四角取消，作成八角形3、有燃燒帶時(shí)，不要遮住受熱弱的管子4、看火孔、燃燒器結(jié)構(gòu)上要均勻些運(yùn)行上要求：1、限制最小負(fù)荷，因受熱小受熱不均↑2、不要使火焰偏斜3、防結(jié)渣，結(jié)渣后及時(shí)清除

412）為↓受熱不均對(duì)水循環(huán)影響，將水冷壁分組（循環(huán)回路中水冷壁管屏的寬度，考慮一個(gè)管屏內(nèi)的橫向熱負(fù)荷均勻，減少并聯(lián)管的熱偏差）1、受熱和結(jié)構(gòu)相同的組成一組件2、邊角部分管子最好劃成單獨(dú)回路3、燃燒器讓開管子劃在同一組內(nèi)4、一面墻分3-5個(gè)組件3）確定合適的上升管吸熱量上升管吸熱量Q不能太大，要使循環(huán)有自補(bǔ)償特性，在循環(huán)自補(bǔ)償特性范圍內(nèi)，W0隨Q↑而↑4）確定合適的上升管高度和直徑，

425）下降管和導(dǎo)汽管下降管流動(dòng)阻力↓→循環(huán)流速和循環(huán)倍率↑→當(dāng)管內(nèi)徑↑→相對(duì)摩擦阻力系數(shù)↓→故采用大直徑下降管導(dǎo)汽管流動(dòng)阻力↓→有效壓頭↑→W0↑、K↑→當(dāng)下降管和導(dǎo)汽管總流通面積↑→工質(zhì)流速和流通阻力壓力降↓

43第六節(jié)汽包的工作過程一、汽包汽包也可以稱為鍋筒，是自然循環(huán)鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐最重要的受壓元件。1．汽包的作用(1)汽包是工質(zhì)加熱、蒸發(fā)、過熱三個(gè)過程的連接樞紐，它把下降管、飽和蒸汽管管等數(shù)量眾多的管子連接在一起：(2)汽包中安裝有汽水分離裝置和連續(xù)排污裝置，用來保證蒸汽品質(zhì)。

44(3)汽包中儲(chǔ)存有一定數(shù)量的水和汽，因而具有蓄熱能力。在鍋爐工況變動(dòng)時(shí)．可以緩解汽壓的變化速度，有利于鍋爐運(yùn)行的調(diào)節(jié)。(4)汽包上裝有壓力表、水位計(jì)、事故放水門、安全閥等附屬設(shè)備，用來監(jiān)測(cè)汽包壓力和汽包水位，用以保證鍋爐安全。

45強(qiáng)制循環(huán)鍋爐由于安裝了循環(huán)泵，壓力大、循環(huán)倍率小、分離出來的水分少，可以采用高效、體積小但是阻力大的分離元件，減少了分離裝置的數(shù)量。因此，汽包的尺寸(內(nèi)徑、長(zhǎng)度和壁厚)與相同容量、相同參數(shù)的自然循環(huán)鍋爐相比要小。由此可知，汽包的幾何尺寸(直徑、長(zhǎng)度和壁厚)與鍋爐的循環(huán)方式(自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán))、容量、壓力以及內(nèi)部裝置的形式和材料有關(guān)。

462．保證鍋爐安全運(yùn)行的措施由于汽包壁很厚．在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，汽包壁上、下壁溫度差別很大。為了保證鍋爐安全運(yùn)行，要采取以下措施。(1)嚴(yán)格控制汽包壁溫差，防止由于壁溫差過大引起過大的熱應(yīng)力。為此，在鍋爐上水時(shí)，進(jìn)水溫度一般小于90℃；嚴(yán)格控制汽包壁溫的上升速度，一般不超過1．5—2℃／min，在任何情況下，各汽包壁溫測(cè)點(diǎn)的溫度差小于40℃。

47(2)在汽包的設(shè)計(jì)上采用環(huán)行夾套結(jié)構(gòu)，見圖8-16。美國(guó)CE公司的控制循環(huán)鍋爐通常采用這種形式。這樣極大地減少了汽包的上下壁溫差，但是對(duì)至關(guān)重要的內(nèi)外壁溫差沒有能夠減少。(3)在鍋爐啟動(dòng)前，投入鄰爐加熱裝置。這種裝置是把正在運(yùn)行的其他鍋爐的蒸汽在鍋爐點(diǎn)火前送入水冷壁的下聯(lián)箱，從水側(cè)加熱鍋爐水。這樣可以促進(jìn)正常水循環(huán)的建立，使水冷壁受熱均勻，減少啟動(dòng)時(shí)間。

48維持汽包正常和平穩(wěn)的水位是自然循環(huán)鍋爐安全運(yùn)行的重要問題。因此，在汽包上通常沒置幾種不同功能的水位監(jiān)控儀表。例如在汽包的兩端的封頭上安裝有雙色水位計(jì)，并配有電視監(jiān)控器，電接點(diǎn)水位計(jì)用來作水位報(bào)警等用途。

49二、蒸汽污染蒸汽污染：蒸汽中含有雜質(zhì)稱之為蒸汽污染。蒸汽含鹽：蒸汽中的非氣體雜質(zhì)叫做蒸汽含鹽。積鹽危害：由鍋爐汽包送出的蒸汽含有鹽分，可能有一部分沉積在過熱器中，這將影響蒸汽的流動(dòng)和傳熱．并使過熱器管子金屬溫度升高。過熱蒸汽中含的鹽有可能沉積在管道、閥門、汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)閥和葉片上。閥門上的積鹽會(huì)使閥門動(dòng)作失靈并影響其嚴(yán)密性；汽輪機(jī)葉片上的積鹽會(huì)改變?nèi)~片的型線，降低效率．還會(huì)使蒸汽的流動(dòng)阻力增加，降低汽輪機(jī)的功率，增大軸向推力，當(dāng)沿著汽輪機(jī)圓周積鹽不均勻時(shí)，將影響轉(zhuǎn)子的平衡，甚至造成大事故。

50蒸汽被污染的原因有兩個(gè)；一是飽和蒸汽攜帶鍋爐水滴，而鍋爐水中含有雜質(zhì)；二是飽和蒸汽溶解某些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)是隨給水進(jìn)入鍋爐的。因此，蒸汽被污染的根本原因是鍋爐的給水中含有雜質(zhì)。含有雜質(zhì)的給水進(jìn)入鍋爐后，由于不斷蒸發(fā)而濃縮，使鍋爐水的含鹽量比給水大很多。蒸汽攜帶這種鍋爐水的水滴而被污染。這是中、低壓鍋爐蒸汽污染的主要原因。隨著壓力升高，蒸汽溶解鹽的能力增加。因此，高壓以上鍋爐蒸汽的污染是由蒸汽帶水和溶鹽兩個(gè)原因造成的。

511．飽和蒸汽的機(jī)械攜帶機(jī)械攜帶：飽和蒸汽攜帶鍋爐水滴稱為蒸汽的機(jī)械攜帶。機(jī)械攜帶量的多少取決于攜帶水滴的多少和鍋爐水含鹽濃度的大小。蒸汽的帶水量以蒸汽的濕度表示，濕度：即蒸汽的含水量占濕蒸汽總量的百分比。通常認(rèn)為蒸汽帶的水滴的含鹽濃度與鍋爐水的含鹽濃度相同。

52這樣，機(jī)械攜帶蒸汽的含鹽量式中Sls—鍋爐水的含鹽量ω——蒸汽濕度。汽包內(nèi)蒸汽帶水過程較為復(fù)雜?？梢詠碛酶∨萃沧鲗?shí)驗(yàn)，用來分析各因素的影響。蒸汽凈化設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行熱化學(xué)試驗(yàn)，以確定實(shí)際因素運(yùn)行時(shí)的容許值。

53(1)蒸汽空間高度(汽包水位)。保持浮泡筒壓力和蒸發(fā)面的蒸汽負(fù)荷一定．鍋爐水含鹽量一定，改變浮泡筒中均汽孔板的位置測(cè)得蒸汽濕度ω與蒸汽空間高度之間H的關(guān)系，由實(shí)驗(yàn)知．汽包水位的高低影響蒸汽空間的實(shí)際高度，因面也就影響蒸汽帶水。1、當(dāng)水位降低而使蒸汽空間高度增大時(shí)，蒸汽帶水減少；反之，蒸汽帶水增加。這是因?yàn)楫?dāng)汽包蒸汽空間足夠大時(shí)，大部分水滴上升到一定高度后會(huì)由于自身動(dòng)能的消耗而返回水容積

54此時(shí)．再增加蒸汽空間高度，蒸汽濕度的降低則減小，超過一定高度后則不再降低了，因此，采用過大的汽包尺寸對(duì)減少蒸汽帶水并無必要。另一方面．汽包水位也不應(yīng)當(dāng)太低，否則會(huì)影響水循環(huán)的安全。為了保證汽包有足夠的蒸汽空間高度，通常汽包的正常水位在汽包中心線以下100—200mm。

55(2)鍋爐負(fù)荷。利用浮泡筒，保持壓力、鍋爐水含鹽量不變，均汽孔板的位置固定改變蒸發(fā)量D，測(cè)得蒸汽濕度與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系，如圖8-19所示。試驗(yàn)關(guān)系可以整理為ω＝ADnD——鍋爐蒸發(fā)量；A——與壓力和汽水分離裝置有關(guān)的系數(shù)：

56一般鍋爐均在第二負(fù)荷區(qū)域工作，蒸汽負(fù)荷D2叫做臨界蒸汽負(fù)荷。實(shí)際運(yùn)行中的最大負(fù)荷應(yīng)當(dāng)?shù)陀谂R界負(fù)荷，以免蒸汽濕度過大。鍋爐的臨界負(fù)荷和最大負(fù)荷可由熱化學(xué)試驗(yàn)來確定。首先調(diào)整鍋爐在中間水位和容許鍋爐水含鹽量下運(yùn)行，然后逐漸增大蒸汽負(fù)荷．蒸汽的含鹽量也將增大。當(dāng)在某一負(fù)荷下蒸汽含鹽量突然劇增時(shí)，這個(gè)負(fù)荷就是臨界負(fù)荷。再逐漸降低負(fù)荷，直到蒸汽含鹽量符合標(biāo)準(zhǔn)值，這時(shí)的負(fù)荷就是最大連續(xù)負(fù)荷。

57(3)鍋爐水含鹽量。鍋爐水含鹽影響水的表面張力和動(dòng)力粘度。因此也就影響蒸汽的帶水量。1、鍋爐水含鹽多，特別是堿性物質(zhì)增多，會(huì)使溶液表面張力減小，汽泡直徑也減小。2、隨著鍋爐水含鹽濃度的增高，相鄰汽泡間的液體粘度增大，沿汽泡表面水層流動(dòng)的摩擦阻力加大，汽泡難于完成從小到大的合并過程。

58隨著鍋爐水含鹽濃度的升高，生成的汽泡變小，汽泡對(duì)水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將減慢。這時(shí)，汽包水容積中的含汽且增多，促使水容積膨脹，蒸汽空間高度減小。結(jié)果是蒸汽帶水增多。汽泡直徑越小，內(nèi)部過剩壓力越高，破裂時(shí)拋出的水滴越多；汽泡液膜強(qiáng)度增大則汽泡只能在液膜很薄時(shí)才會(huì)破裂。液膜越薄，破裂時(shí)生成的水滴就越小，更容易被蒸汽帶走。

59(4)工作壓力。1、隨著工作壓力的升高，飽和蒸汽與水的密度差減?。蛛x困難。壓力高時(shí)，蒸汽卷起水滴的能力增強(qiáng)，蒸汽更容易帶水。壓力高，飽和溫度也高，水的表面張力減?。菀灼扑槌杉?xì)水滴。所有這些都說明，工作壓力越高，蒸汽越容易帶水。2、工作壓力的急劇波動(dòng)也會(huì)影響蒸汽帶水。例如，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增大而爐膛燃燒放熱還來不及增大時(shí)，蒸汽壓力就急劇下降。汽壓降低，相應(yīng)飽和溫度也降低，這時(shí)，汽包和蒸發(fā)系統(tǒng)中的存水處于過飽和狀態(tài)，因而放出熱量產(chǎn)生附加蒸汽。同時(shí)，蒸發(fā)系統(tǒng)的金屬也會(huì)放出熱量產(chǎn)生附加蒸汽。因此，蒸發(fā)管和汽包水容積中的含汽量突增，汽包水容積膨脹，這時(shí)穿過蒸發(fā)面的蒸汽量增多，造成蒸汽大量帶水。這種現(xiàn)象稱為汽水共騰。這時(shí)，過熱蒸汽溫度將降低，嚴(yán)重時(shí)，還可能有鍋爐水沖入汽輪機(jī)。

602．蒸汽的溶鹽及選擇性攜帶蒸汽溶鹽：在高壓及以上鍋爐中，飽和蒸汽和水一樣有直接溶解鹽的能力，這就是蒸汽溶鹽。選擇性攜帶：由于蒸汽對(duì)不同雜質(zhì)的溶解能力不同，也就是說，蒸汽的溶鹽具有選擇性，所以又稱為選擇性攜帶：蒸汽對(duì)某種物質(zhì)的溶解量用分配系數(shù)a來表示。

61所謂分配系數(shù)a，是指某物質(zhì)溶解于蒸汽中的量與該物質(zhì)溶解于鍋爐水中的量的比值，即對(duì)于高壓及以上鍋爐，蒸氣污染是由蒸氣帶水和溶鹽兩種原因引起的。此時(shí)蒸氣中含有某種物質(zhì)的總量為式中K——蒸氣的攜帶系數(shù)

62蒸氣溶鹽具有以下特點(diǎn)：(1)飽和蒸氣和過熱蒸氣都可溶解鹽類。凡是溶于飽和蒸氣的鹽類也能溶于過熱蒸汽。(2)蒸氣溶鹽能力隨壓力升高而增大．表8-1、表8-2給出了不同鹽類的數(shù)據(jù)。由表可見，壓力升高、各種鹽類的分配系數(shù)迅速增大。這是因?yàn)?，壓力升高，水的密度減少，而蒸氣的密度增加，使飽和蒸氣的性質(zhì)逐漸接近水的性質(zhì)，所以分配系數(shù)隨著增加。這個(gè)關(guān)系如下式中n——某種鹽類的溶解指數(shù)，取決于這種鹽類的性質(zhì)。

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64(3)蒸氣對(duì)不同鹽類的溶解是有選擇性的，只與鹽類的性質(zhì)有關(guān)。在相同的條件下，不同鹽類在蒸氣中的溶解度相差很大。根據(jù)飽和蒸氣的溶鹽能力．可將鍋爐水中常見的鹽分分為三類：第一類物質(zhì)為硅酸(H2SiO3)，分配系數(shù)最大；第二類物質(zhì)為NaOH、NaCL2，這類物質(zhì)在蒸氣中的溶解度比硅酸低得多；第三類物質(zhì)是Na2SO2、Na2SiO3、Na3PO4、等，這類物質(zhì)的溶解度很低，壓力在20MPa以下時(shí)，對(duì)自然循環(huán)鍋爐可以不考慮它們?cè)谡魵庵械娜芙狻?/p>

65蒸氣中硅酸的溶解度大，而且它們沉積在汽輪機(jī)葉片上不易被水清洗掉，所以危害最大。在鍋爐水中，一般同時(shí)存在硅酸和硅酸鹽。1、提高鍋爐水的pH值，oH—離子濃度增大，有利于硅酸轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于蒸氣的硅酸鹽，從而使蒸氣中的硅酸含量減少，減少了蒸氣的溶解性攜帶。2、但是，堿度增高，鍋爐水容易產(chǎn)生泡沫，提高了實(shí)際水位，使蒸氣的機(jī)械攜帶增加．3、同時(shí)還會(huì)引起金屬的堿腐蝕。

66三、汽包內(nèi)部裝置汽包內(nèi)部裝置包括三個(gè)部分，第一部分是汽水分離裝置，它的作用是減少飽和蒸氣的機(jī)械攜帶，提高蒸氣品質(zhì)。第二部分是蒸氣清洗裝置，作用是使蒸氣通過潔凈的清洗水，利用清洗水與鍋爐水含鹽的濃度差降低蒸氣的含鹽量；第三部分是排污、加藥、事故放水等其他裝置。

671．汽水分離裝置汽水分離裝置利用汽和水的密度差以及離心分離作用，實(shí)現(xiàn)汽水分離。主要的汽水分離裝置有旋風(fēng)分離器和百葉窗分離器。旋風(fēng)分離器是一種高效的一次分離元件。汽包內(nèi)的旋風(fēng)分離器主要有渦輪式、立式和臥式三種。應(yīng)用較廣的是立式旋風(fēng)分離器，由簡(jiǎn)體、筒底和頂帽三部分組成，如圖8—20所示。

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69汽水混合物以一定的速度沿著切線方向進(jìn)入簡(jiǎn)體，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。水滴由于離心作用被拋向簡(jiǎn)壁，沿著筒壁流下，蒸汽則從簡(jiǎn)體中心上升。為防止貼筒壁的水膜層被上升汽流撕破，重新使蒸汽帶水，在筒的頂部裝有溢流環(huán)，使上升的水膜能完整地溢流出簡(jiǎn)體。同時(shí)，為防止水向下排出時(shí)把蒸汽帶出，筒底中心有一個(gè)圓形底板，水只能從底板周圍的環(huán)形通道排出，通道內(nèi)裝有傾斜的導(dǎo)葉，使水穩(wěn)定地流人汽包水容積。分高器頂部還裝有波形板組成的項(xiàng)帽(波形板分離器)，既能均勻上升的蒸汽的流速，又再次使汽水分離。

70百葉窗分離器是有效的二次分離元件，由很多平行的波紋板組成，如圖8-21所示。當(dāng)攜帶水滴的蒸汽在波紋板之間流經(jīng)彎曲通道時(shí)，細(xì)微水滴粘附在板上形成水膜。1、臥式百葉窗分離器中，蒸汽與水平行反向流動(dòng)；2、立式百葉竊分離器蒸汽流向與水膜流動(dòng)方向垂直。

712．蒸汽請(qǐng)洗裝置蒸汽清洗的目的就是要降低蒸汽中溶解的鹽分。要特別注意蒸汽中溶解的硅酸。溶于飽和蒸汽的硅酸量取決于同蒸汽接觸的水的硅酸含量和硅酸的分配系數(shù)。壓力一定時(shí)，分配系數(shù)為常數(shù)。因此，要減少蒸汽中的溶鹽，就只有設(shè)法降低同蒸汽接觸的水的硅酸濃度。蒸汽清洗：就是用含鹽低的清洗水與蒸汽接觸，使已溶于蒸汽的鹽分轉(zhuǎn)移到清洗水中，從而減少蒸汽中溶解的鹽分。

72理論上，這種物質(zhì)變換會(huì)使蒸汽中的溶鹽與清洗水中的溶鹽達(dá)到平衡；實(shí)際上，由于種種原因，清洗過程不會(huì)十分完善。目前所用的清洗裝置的清洗效率約為60％一70％。圖8-22給出平板式清洗裝置圖。從汽包來的給水，一部分通過旁路水管到汽包的下部與分離器分離出來的飽和水混合；另一部分經(jīng)過清洗水管和清洗水分配裝置流到清洗孔板上，接著向左右兩側(cè)流去，跨過溢水門坎向下流到水容積。清洗孔板下面來自旋風(fēng)分離器的蒸汽，經(jīng)過孔板的孔，以汽泡狀穿過清洗水層。在水層中，溶解在蒸汽中的鹽分有一部分溶解到清洗水中，使蒸汽臺(tái)鹽降低，提高了蒸汽品質(zhì)。

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743．其他內(nèi)部裝置汽包中其他內(nèi)部裝置，主要有排污裝置、加藥管、事故放水管以及有關(guān)儀表的汽包內(nèi)部裝置。(1)排污。飽和蒸汽的品質(zhì)在很大程度上決定于鍋爐水的含鹽濃度。鍋爐給水的雜質(zhì)含量一般很低，但是，在鍋爐運(yùn)行中，由于水的不斷蒸發(fā)而濃縮。這些雜質(zhì)中，只有少部分被蒸汽帶走，大部分被留在鍋爐水中，因而鍋爐水的含鹽濃度不斷增大。為了保證蒸汽品質(zhì)合格，鍋爐水的含鹽濃度一定要維持在容許的范圍之內(nèi)。為了保證鍋爐水的含鹽濃度在限度內(nèi)，就要將部分含鹽較濃的鍋爐水排出，并補(bǔ)充一些較為清潔的水。這就是鍋爐排污。

75鍋爐排污分為連續(xù)誹污和定期排污兩種。1、連續(xù)排污管安裝在汽包內(nèi)，它是連續(xù)不斷地排出一部分含鹽濃度大的鍋爐水，使鍋爐水的含鹽量保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。2、定期排污管裝在水冷壁下聯(lián)箱上，它的作用是把鍋爐水中的沉渣和鐵銹等雜質(zhì)定期排出掉，防止這些雜質(zhì)在水冷壁管子里結(jié)垢和堵塞。排污量與額定蒸發(fā)量的比值稱為排污率，即對(duì)凝汽式發(fā)電廠排污率為1％一2％，熱電廠為2％一5％

76(2)加藥。為了防止受熱面結(jié)水垢，汽包鍋爐的給水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了硬度及Fe、Cu等物質(zhì)的含量。但是，為了進(jìn)一步清除鍋爐水中的殘余硬度，在電廠的汽包鍋爐的汽包中還廣泛應(yīng)用對(duì)鍋爐水的校正處理。所謂較正，就是人為地移動(dòng)化學(xué)平衡，使某些物質(zhì)形成泥渣排出鍋爐。常用的磷酸鹽處理方法，是在汽包中加入藥劑磷酸鹽(磷酸三鈉、六偏磷酸鈉)，也就是鍋爐加藥。鍋爐的加藥系統(tǒng)，是用加藥泵把配制好的藥液通過汽包的加藥管送入汽包。加藥管是在汽包水容積中沿汽包長(zhǎng)度方向布置的向下開有許多小孔的管子，能把藥液均勻分配到汽包水容積。

77(3)事故放水。汽包中的水位過高時(shí)，由于汽包蒸汽容積和空間高度的減小，蒸汽帶水將大量增加，會(huì)使蒸汽品質(zhì)惡化，其王產(chǎn)生事故。這時(shí)，就需要讓汽包水位降下來。因此，在汽包內(nèi)裝有事故放水管，管子的進(jìn)水口與正常水位平齊，管子一直通到汽包外面，送入擴(kuò)容器。事故放水門可以手動(dòng)控制，也可以自動(dòng)控制。自動(dòng)控制時(shí)，在水位高于一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)開啟，水位降到正常水位時(shí)立即關(guān)閉。

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81第七節(jié)水冷壁的高溫腐蝕燃煤鍋爐的水冷壁一般都會(huì)受到煙氣中灰粒的沾污，甚至造成結(jié)渣。水冷壁的沾污又稱為積灰，是指溫度低于灰熔點(diǎn)的灰粒在受熱面上的沉積。結(jié)渣，是指由高溫?zé)煔鈯A帶的熔化或部分熔化的粘性顆粒碰到爐墻或受熱面上，粘結(jié)形成灰渣層。由水冷壁沾污和結(jié)渣引起的水冷壁高溫腐蝕主要有硫酸鹽型和硫化物型兩種，此外，爐內(nèi)SO3、H2S、HCl氣體也會(huì)對(duì)水冷壁產(chǎn)生高溫腐蝕。

82一、水冷壁的高溫腐蝕1．硫酸鹽型腐蝕硫酸鹽型腐蝕主要有兩種途徑，一種是灰渣層中的堿金屬硫酸鹽與SO3共同作用產(chǎn)生腐蝕；另一種是堿金屬焦硫酸熔鹽腐蝕。硫酸鹽與參與作用的SO3一起對(duì)水冷壁管子的腐蝕過程可用圖8—23來描述。

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84第一步：在水冷壁管壁生成薄氧化層(Fe2O3)和極細(xì)灰粒沾污層。其厚度很小，實(shí)際上是金屬的保護(hù)層。第二步：冷凝在管壁上的堿金屬氧化物與周圍煙氣中的SO3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鹽，化學(xué)反應(yīng)如下：

85第三步：硫酸鹽層增厚，熱阻加大，表面溫度升高，灰渣熔化，粘結(jié)煙氣中的飛灰形成疏松的灰渣層。硫酸鹽熔化時(shí)耍放出So3，向內(nèi)外擴(kuò)散。第四步：硫酸鹽釋放出來的和煙氣中的SO3會(huì)穿過疏松的灰渣層向內(nèi)擴(kuò)散，進(jìn)行反應(yīng)；

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87熔融硫酸鹽積灰層對(duì)金屬壁向的腐蝕速度比氣態(tài)硫酸鹽要快得多。當(dāng)溫度在600℃以下有時(shí)，熔融硫酸鹽的腐蝕速度約為氣態(tài)時(shí)的4倍。爐內(nèi)水冷壁管壁溫度通常在600℃以下，所以熔融硫酸鹽的腐蝕速度隨著管壁溫度增高而加快。高參數(shù)鍋爐的水冷壁管壁溫度高，高溫腐蝕快，因而容易發(fā)生爆管事故。

882．硫化物型腐蝕在水冷壁管子附近，呈現(xiàn)還原性氣氛并且有硫化存在時(shí)，就會(huì)氫腐蝕，它的反應(yīng)過程如下。

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91二、防止高溫腐蝕的措施(1)采用低氧燃燒技術(shù)。過量空氣系數(shù)小的時(shí)候生成的自由氧原子的數(shù)量少，煙氣中的三氧化硫濃度低，發(fā)生高溫腐蝕的機(jī)會(huì)減少。(2)合理配風(fēng)和強(qiáng)化爐內(nèi)湍流混合，避免出現(xiàn)局部還原性氣氛，以減少H2S和硫化物型腐蝕。(3)加強(qiáng)一次風(fēng)煤粉輸送的調(diào)整，盡可能使各燃燒器煤粉流量相等，以及燃燒器內(nèi)橫截面上煤粉濃度分布均勻。避免局部缺氧、著火困難、燃燒不穩(wěn)以及局部結(jié)渣。

92(4)合理控制煤粉濃度。在煤粉較粗時(shí)燃盡困難，火焰延長(zhǎng)沖刷水冷壁管，造成水冷壁管壁磨損和局部壁溫結(jié)渣，引起高溫腐蝕。(5)過高的水冷壁管壁溫度是引起水冷窒結(jié)渣和高溫腐蝕的重要原因。應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)水冷壁局部管窒溫度過高現(xiàn)象。燃燒器區(qū)域是爐內(nèi)煙氣溫度最高的區(qū)域，火焰中心偏斜會(huì)造成水冷壁局部熱負(fù)荷過高而產(chǎn)生結(jié)渣和腐蝕。由于水冷窒管子內(nèi)流量不均勻，引起部分管子內(nèi)結(jié)垢，傳熱不好，從而產(chǎn)生管壁超溫，造成結(jié)渣和腐蝕。

93(6)采用煙氣再循環(huán)，可以降低爐膛內(nèi)火焰溫度和煙氣中的SO3含量，降低高溫腐蝕。(7)在結(jié)渣和腐蝕的水冷壁劈面附近噴空氣保護(hù)膜。就是在受腐蝕的水冷壁區(qū)域的爐壁上布置一些小孔，人為地噴入一定的空氣，在壁面附近形成氧化氣氛，避免高溫腐蝕。(8)在燃料中加入添加劑，改變灰渣特性。(9)提高水冷窒管的抗腐蝕能力。

94(10)對(duì)出現(xiàn)高溫腐蝕的水冷壁管子及時(shí)更換，避免發(fā)生爆管。對(duì)于下列的情況的水冷壁管子要及時(shí)更換：①管壁減薄厚度大于30％；②碳鋼管漲粗超過3．5％直徑；合金銅管超過2．5％直徑；③腐蝕點(diǎn)深度大于30％壁厚；④石墨化大于4級(jí)；③表面裂紋肉眼可見；⑥常溫條件下機(jī)械性能低，現(xiàn)有壁厚已不能滿足強(qiáng)度需要。