烟气余热换热器
氟塑料在火电厂低温烟气余热回收换热器上的应用详细分析
氟塑料在火电厂低温烟气余热回收换热器上的应用详细分析发电厂进行烟气余热回收利用是为了降低排烟温度，回收热量的一种方式，目前采用的金属管式换热器，其换热能力主要是高温段，对于还有很大一部分的低温段烟气余热无法回收，主要受到电厂低温烟气酸露点腐蚀的限制。
为进一步降低烟温，火电厂采用氟塑料烟气余热回收换热器，能够防止烟气酸露点以下腐蚀，并将烟气温度最低可降至75℃。
一般火电厂氟塑料烟气余热回收换热器的工作温度为180℃~75℃。
燃煤电厂排烟热损失约占锅炉热损失的60%～70%，排烟损失是火电厂各种锅炉、焦炉运行中最重要的一项损失，脱硫水耗是电厂水耗的重要部分，采用低温氟塑料换热器是一种降低排烟温度，有效利用烟气余热，减少湿法脱硫耗水量，提高全火电厂热效率的节能方式。
但排烟温度降的过低，则会导致低温换热器受热面的腐蚀。
目前国内低温烟气余热回收换热器制造材料大多选用抗酸露点腐蚀钢ND钢（09CrCuSb)，虽可以减缓低温腐蚀，但不能根本解决低温腐蚀问题。
陕西瑞特热工为您详细分析：火电厂氟塑料烟气余热回收换热器的技术可行性火电厂氟塑料低温烟气余热回收换热器是以小直径氟塑料软管作为换热管束的换热器。
常用的氟塑料有PTFE/F4)、聚四氟代乙丙烯(PEP,F46)和PFA（可熔性聚四氟乙烯）。
其是一种可以在较高工作温度和压力条件下仍具有耐强腐蚀性的换热器。
由于氟塑料与金属材料在物化性质的差异，逐渐被节能领域所重视及应用。
通过不断完善，氟塑料换热器将得到越来越广泛的应用。
下表是氟塑料烟气余热回收换热器与金属烟气换热器的对比。
1.1火电厂氟塑料烟气余热回收换热器——氟塑料的物理化学特性氟塑料的分子结构特点决定了其良好的耐热性和耐寒性，其长期使用温度范围较宽，可达-80℃～260℃，在-50℃以下仍柔软，在250℃高温条件下经240h老化后，其力学性能基本不变。
氟塑料属化学惰性材料，除高温下的元素氟、熔融态碱金属、三氟化氯、六氟化铀、全氟煤油外，几乎可以在所有的介质中工作。
余热回收的方法
余热回收的方法余热回收是指将工业生产、能源消耗等过程中产生的废热进行收集和利用的技术手段。
通过余热回收，可以实现能源的有效利用，减少能源浪费，降低环境污染，提高能源利用效率。
下面将介绍几种常见的余热回收的方法。
1. 烟气余热回收烟气余热回收是指将工业生产过程中产生的高温烟气中的余热进行回收利用的方法。
常见的烟气余热回收技术包括烟气换热器和烟气蒸发器。
烟气换热器通过烟气与工艺流体之间的换热，将烟气中的余热传递给工艺流体，实现能量的转移。
烟气蒸发器则通过将烟气中的水分蒸发，将烟气中的余热转化为水蒸气的热量，进而用于其他工艺过程。
2. 冷凝余热回收冷凝余热回收是指将工业生产过程中产生的冷凝热量进行回收利用的方法。
常见的冷凝余热回收技术包括冷凝器和热泵。
冷凝器通过将冷凝热量传递给其他工艺流体，实现能量的转移。
热泵则通过利用工艺流体中的低温热量，将其升温并用于其他工艺过程，实现能量的回收和再利用。
3. 液体余热回收液体余热回收是指将工业生产过程中产生的废液中的余热进行回收利用的方法。
常见的液体余热回收技术包括热交换器和蒸发器。
热交换器通过将废液中的余热传递给其他工艺流体，实现能量的转移。
蒸发器则通过将废液中的水分蒸发，将废液中的余热转化为水蒸气的热量，进而用于其他工艺过程。
4. 高温烟气余热回收高温烟气余热回收是指将工业生产过程中产生的高温烟气中的余热进行回收利用的方法。
常见的高温烟气余热回收技术包括烟气换热器和烟气蒸发器。
烟气换热器通过烟气与工艺流体之间的换热，将烟气中的余热传递给工艺流体，实现能量的转移。
烟气蒸发器则通过将烟气中的水分蒸发，将烟气中的余热转化为水蒸气的热量，进而用于其他工艺过程。
5. 低温烟气余热回收低温烟气余热回收是指将工业生产过程中产生的低温烟气中的余热进行回收利用的方法。
常见的低温烟气余热回收技术包括烟气换热器和烟气蒸发器。
烟气换热器通过烟气与工艺流体之间的换热，将烟气中的余热传递给工艺流体，实现能量的转移。
烟气换热器结构及工作原理
电导率超过5000µS/cm时需要排“污”换水来处理。 手动开启泵房内循环水管道上的放水阀，并开启充水泵。 在此过程中通过调整补水管路上的阀门HND60AA866 的开度来使流出系统的水和补进系统的水相平衡，同时 应注意，如果补水压力过高可能对管束造成损坏，这时 可以关小补水管路上的阀门。
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烟气换热器的结构
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MGGH原烟气冷却器内部一整组管束图
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MGGH内部管束冲洗水管布置图
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MGGH原烟气冷却器
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MGGH净烟气再热器整组管束
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MGGH净烟道顶部管路布置
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循环水系统
该系统的功能是保证循环水在水侧管道系统内不断循环以实现“热量的转移”。循 环水水质为除盐水或凝结水，系统主要由循环水泵，充水泵，稳压系统，以及相关管道， 阀门组成。
1）主循环系统设2台100%循环泵，一运一备，连续运行使闭式循环水在管道中流 动。循环泵设有旁路，旁路上设有小孔径过滤器，旁路流量约在10-15m3/h 左 右， 这样可以长期过滤系统中的微细杂质。过滤器设有压差变送器，当滤网阻塞严重时会给 出报警提醒运行人员清洗滤网。
2） 稳压系统由稳压罐，混水罐，膨胀水箱，以及相关的泵，阀门，管道，仪表组 成，稳压系统的作用是保证闭式系统的压力，防止循环泵汽蚀，防止烟气换热器中的水 汽化。其工作原理是：当系统中水因受热膨胀导致压力过高时， 通过电磁阀将水排 入膨胀水箱以降低系统压力，当系统由于泄露或者温度降 低而压力降低时，通过水泵 将膨胀水箱中的水送回系统以保证系统压力。稳压罐内有个充气皮囊，能够允许系统压 力在一定范围内波动，由于皮囊不能承受高温，所以设有混水罐以确保皮囊中的水不超 70℃。
烟气余热利用换热器设计与计算
(5) 环境适应性。热管最初是应用于空间事业，而今，热管已经广泛应用于石油、化工、冶金、动力、机械、制药等各个领域，其结构形式可随应用领域的不同而广泛变化，其长度也可随传递热量的多少而改变，所以说，热管具有广泛的适应性。
热管传热技术于20世纪60年代由美国的科学家所发明[2]，是利用真空管内工质的蒸发、凝结和循环流动而传递热量的部件，因此具有传递热流大，传热效率高的优点。其中，热管气-气换热器是热管理论应用的杰出代表和成功范例，正在逐步取代传统的管壳式换热器成为各种换热场所的首选。
热管换热器应用的主要领域是各种场合的余热回收系统中，以实现节能减排的目的。我国的能源问题在进入21世纪后日趋严重，据有关报道，我国三分之二的能源被热力电力企业所消耗，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，但工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率高达85%，在资源和能源日益缺乏的今天，如果我国所有的锅炉热效率能够提高10%，那么节约的能量将媲美三峡水库一年的发电量。所以，提高锅炉效率，前景十分广阔。
keywordsheatpipeheatpipeheatexchangerdesigndesigncalculationstructureparameters目录摘要iabstractii第1章绪论111课题背景112热管的发展和应用213热管的特性314热管换热器415换热器行业发展与研究6151国内外研究现状6152存在问题7921热管设计理论9211热管的结构原理9212热管的工作原理10213热管的工质壳体材料和工作温度12214热管的管径13215热管的传热极限14216热管的热阻1522热管气气换热器设计理论16221热管气气换热器的平均温差法18222热管气气换热器的传热单元数法1923传热系数的确定2124对流换热系数2325压降2426安全性校验2427本章小结262731确定原始数据2732换热器类型2733热管设计2734热管气气换热器设计2835设计步骤2836本章小结29第4章热管的设计3141热管工作温度3142热管工质的选择3243壳体材料的选择3344热管封头设计3445热管长度确定3446热管的传热极限3447本章小结35第5章热力设计3751传热计算3752流阻计算41534154本章小结42第6章结构设计4561材料选择4562换热器外壳的设计45621设计温度和设计压力45622外壳厚度45623开孔补强4563隔板的设计计算45631隔板的厚度45632隔板管孔直径的确定46633隔板与热管的连接4664箱体结构设计46641工字钢的选择46642进出口设计47643上封头结构设计47644检查口和维修口设计47645箱体结构4747结论49参考文献51致谢53附录1开题报告55附录2文献综述61附录3外文翻译69附录4英文文献83第1章绪论11课题背景热管是依靠其内部工质在一个抽成高真空的封闭壳体中循环相变而传递热量的传热装置
锅炉烟气余热回收方案
锅炉烟气余热回收方案引言在传统锅炉中，燃料的燃烧会产生大量的烟气，其中包含大量的热能。
然而，在传统的锅炉运行中，烟气中的余热往往被直接排放至大气中，导致能源的浪费和环境的污染。
为了充分利用和回收这部分烟气余热，提高能源利用效率和减少环境污染，研发锅炉烟气余热回收方案成为工程技术领域的热点之一。
本文将介绍几种常见的锅炉烟气余热回收方案及其工程应用。
1. 锅炉烟气余热回收原理锅炉烟气余热是指在锅炉燃烧过程中，未能被充分利用的热能。
烟气中的余热主要包括高温烟气和烟气中的水蒸气。
回收锅炉烟气余热的原理是通过烟气与工作介质（如水、空气等）的热交换，将烟气中的热能传递给工作介质，在回收烟气余热的同时实现能量的转换和利用。
2. 锅炉烟气余热回收方案2.1 烟气余热锅炉烟气余热锅炉是常见的一种烟气余热回收设备。
它通过在锅炉尾部增设余热回收器，在烟气经过锅炉尾部时，将高温烟气中的余热传递给工作介质，实现烟气余热的回收和再利用。
烟气余热锅炉可以将烟气中的余热转化为蒸汽、热水或其他工质，用于供热、发电或其他生产用途。
这种方案具有回收效果好、能源利用率高的优点，目前在工业领域得到广泛应用。
2.2 烟气换热器烟气换热器是另一种常见的烟气余热回收设备。
它通过在烟气管路上增设换热器，将烟气中的余热传递给工作介质，实现余热的回收和再利用。
烟气换热器可以将烟气中的高温热能转化为低温热能或其他形式的能量，例如热水、蒸汽等。
这种方案适用于烟气温度较高的情况，可以有效提高热能利用率和能源利用效率。
2.3 烟气余热发电系统烟气余热发电系统是将烟气余热转化为电能的一种方案。
它通过在锅炉系统中增设烟气余热发电装置，将烟气中的余热转化为蒸汽，并通过蒸汽发电机组发电。
这种方案适用于需要大量电能的场景，如工业厂房、发电厂等。
烟气余热发电系统可以充分利用烟气中的余热，提高能源利用效率，同时减少对传统能源的依赖，具有良好的经济和环境效益。
3. 烟气余热回收方案的应用案例3.1 石化行业在石化行业中，烟气余热回收方案得到了广泛应用。
等效焓降法在烟气余热换热器节能中的应用
（ ｃ ｏｌ ｆ ｏ ｔ ｎ ｏ ｕｅ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ ａ ｈｎ ｌ ｔｃＰ ｗ ｒＵ ｉｅｓｙ ａｄｎ ０ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｎｍｌ ｄＣ ｍｐ ｔ Ｅ ｇｎｅｉ ， ｏ ｈＣ ｉａＥｅ ｒ ｏ ｅ ｎｖｒ ｔ，Ｂ ｏ ｉｇ７ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ａ ｒ ｎ ｃｉ 在 消费结构升级加快 的历史 阶段 ， 能源 消耗过大 ， 因此 节能 降耗将 是一项长远 而艰 巨的任务 … 。不对设 备做 大 的改动 ， 在现役 机组 上探讨节能更具有 重要 的意义 。而利 用排烟余 热
等效焓 降是指 回热抽气式 汽轮机 中 １ ｇ 新蒸汽 的做 功 ， ｋ
Ｄ ｉ ０ ３ ６ ／． ｓ ． ６ １１ ４ ． ０ ２ ０ ． １ ｏ ： ． ９ ９ ｊｉ ｎ １ ７ －０ １ ２ １ ． ４ ０ ４ １ ｓ
等 效 焓 降 法在 烟气 余 热 换 热 器 节 能 中的应 用
薛 龙 ，刘延泉
（ 北 电 力大学 控 制与 计 算机 工程学 院 ， 定 ０ １０ ） 华 保 ７０３
摘要 ： 等效焓 降法是基于热力学 的热功转换原 理。本 文用等效焓降的方法分 析 了热力 系统加装烟气 换热器的节 能效 果 。 论 证 了锅炉 余热的热经济性效果 ， 以 ６０ 并 ０ ＭＷ 机组为例 ， 对凝结水返 回系统不 同位置 的四种方案进行 了 比较 。 后通过定量 最 计算得 出加装烟气余热换热器对 热力系统节能的重要作用 。对 工程 实践 有重 要的指导 意义 。
Ａｂ ｔａ ｔ ｑ ｉａｌｎ ｎ ｈ ｌｙｄ ｏ ｔｏ ａ ｅ ｎ ｔｅ ｔｅ ｍ ｏ ｙ ａ ｉｓｏ ｅ ｔｅ ｍａ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｅ ｕｖ ｅ ｔ ｔａｐ ｒ ｐ ｍｅｈ ｄ ｉ ｂ ｓ ｄｏ ｈ ｈ ｒ ｄ ｎ ｍ ｃ ｆｈ ｈ ｒ ｌ ｗｅｒ ｏ ｖ ｓｏ ｒ ｃｐｅ ｎ ｅ ｓ ｔ ｐ ｎ ｅｒｉｎ ｐ ｉ ｉｌ．Ｉ ｃ ｎ
气气换热器技术方案
气气换热器技术方案随着经济和社会的迅速发展，人们对能量利用的效率要求也越来越高。
因此，气气换热器作为一种高效节能的换热设备日益受到人们的关注。
下面我们将从工作原理、应用领域和优势方面来介绍气气换热器技术方案。
一、工作原理气气换热器是一种通过烟气与空气之间的热交换来预热空气的装置，可以将废气排放的高温烟气转化为贵重的热能，应用于空调、采暖等领域气气换热器的主要结构由一组平行板或盘管等组成，通过冷却凝结器和换热管将烟气和空气分别排入，由于烟气和空气之间有温度差异和气体流动，一些热量会被传导给空气。
同时，这种结构的换热器可以减少对环境的污染和节省成本，因此得到广泛的应用。
二、应用领域气气换热器广泛应用于各种行业和领域，如冶金、化工、电力、食品等行业。
例如，在钢铁冶金行业，气气换热器可用于高炉余热回收，以提高炉效和减少废气排放。
在石油化工行业，气气换热器可以用于加热和冷却液态、气态和蒸气等介质，实现节能和减排。
在食品行业，气气换热器也广泛应用于保温和加热，使食品得到更好的保护和处理。
因此，气气换热器的应用范围也已经超出了传统的空调和采暖等领域。
三、优势方面与其他传统的换热器相比，气气换热器还有很多优势。
首先，气气换热器不需要液态介质，可实现无液腔污染换热。
其次，气气换热器可以直接将高温烟气转化成低温废气并利用，已大大降低了人工控制成本和环境污染。
另外，气气换热器可以在一个设备中完成加热、降温等功能，也可以实现多种介质热量传递；最后，气气换热器其实可以贴近设备进行专业设计和安装，在同样的体积较小范围内，它可实现更高的换热量和转热效果综上所述，气气换热器技术方案在行业应用中越来越重要。
它已成为-种高效节能、环保、成本低廉的重要能源设备。
在未来的日子里，我们可以期待气气换热器起到更多的应用作用，为节能减排和可持续发展做出更大的贡献。
【CN109813143A】一种用于烟气余热利用的换热器【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910128371.0(22)申请日 2019.02.21(71)申请人 华中科技大学地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人 张立麒 张泽武 李小姗 罗聪 鲁博文 赵征鸿 陈爱玲 李诗谙 (74)专利代理机构 北京众达德权知识产权代理有限公司 11570代理人 刘杰(51)Int.Cl.F28D 1/053(2006.01)F28F 9/22(2006.01)F23J 15/02(2006.01)(54)发明名称一种用于烟气余热利用的换热器(57)摘要本发明涉及一种用于烟气余热利用的换热器，属于换热装置技术领域；所述换热器包括第一烟道、第二烟道、换热管、挡板和过滤板；所述挡板和过滤板均设置在所述第一烟道内，且所述挡板设置在所述过滤板下游；所述第二烟道穿透所述第一烟道，所述第二烟道设置在所述挡板下游；所述换热管穿透所述第一烟道、挡板和过滤板；采用分级换热，同时进行水/蒸汽-原烟气换热和原烟气-循环烟气换热，等效于传统的省煤器和空气预热器的作用，整个换热过程充分利用加压富氧燃烧锅炉产生烟气中的余热，具有结构紧凑，热利用效率高等优点。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 109813143 A 2019.05.28C N 109813143A权 利 要 求 书1/1页CN 109813143 A1.一种用于烟气余热利用的换热器，其特征在于，包括第一烟道、第二烟道、换热管、挡板、过滤板；所述挡板和过滤板均设置在所述第一烟道内，且所述挡板设置在所述过滤板下游；所述第二烟道穿透所述第一烟道，所述第二烟道设置在所述挡板下游；所述换热管穿透所述第一烟道、挡板和过滤板。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热利用的换热器，其特征在于，所述换热管沿所述第一烟道内介质流向进行布置，且相邻所述换热管间间距相等，所述间距为所述换热管直径的1.5-2.5倍。
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经济性分析
经济性分析
经济性分析
经济性分析
某电厂经济性数据
经济性分析
典型案例一
典型案例二
• 酸露点
当烟气中有SO3存在并与水蒸气发生作用生成硫酸蒸汽时，烟气中硫酸蒸汽的 露点温度称为酸露点或烟气露点。它比水露点高很多，通常在90—130℃，对 于高硫煤产生的烟气或富氧燃烧，酸露点甚至能达到140—160℃或更高。
前苏联1973年锅炉热力计算标准，烟气露点温度计算公式：
αf — 飞灰份额，对煤粉炉 =0.8-0.9； β—与炉膛出口过剩空气系数αf有关的系数： αf =1.2时， β =121； αf =1.4-1.5时， β =129；标准β =125
低温腐蚀
0.4 20g ND钢 corton钢
0.3
金属腐蚀速度 mm/年
0.2
0.1
0 60
90
120
150
180
210
金属壁温 oC
不同金属壁温与腐蚀速度的关系曲线
两个重度腐蚀区： 1.硫酸浓度在50%左右时的结露；问题的解决
• 选择合理的金属壁温
• 选择耐腐蚀材料
• 提高循环效率，降低煤耗； • 改善除尘效率（除尘器前安装时）； • 减少脱硫塔蒸发量，节约用水。
在锅炉尾部烟道安装烟气余热换热器 所带来的问题
① 低温腐蚀
② 磨损
③ 积灰
⑤ 经济性
④ 烟气阻力
低温腐蚀
• 烟气水露点
烟气中水蒸气含量一般为10%--15%，分压为0.01到0.012MPa，水蒸气的露点 温度为45—54℃。
H型翅片管的诸多优点：
翅化系数可达到5. 5以上，使受热面布置更紧凑；
翅片温度场比较均匀， 有更好的传热效果；
翅片与气流方向平行， 能够很好地防止积灰 减少流动阻力；
受热面磨损小，可采 用较高的烟气流速，以 增强传热效果。
H型翅片管
H型翅片管
H型翅片管在国内外的应用
目前，世界上已在总装机容量70 000 MW以上的燃煤锅炉中安装了H 型翅片管省煤器。
积灰
积灰问题的解决
• 选择合理的烟气流速（不低于6m/s） • 采用吹灰装置 • 换热面采用合理的布置
错列布置、适当的节距-------增强气流扰动
• 一举多得的换热元件—H型翅片管
关于烟气阻力问题
• 引风机的余量； • 合理布置管排，降低阻力到可接受范围； • 布置在引风机之前的余热换热器。
烟气阻力
合理优化管排布置
烟气阻力2
经济性分析
某电厂经济性数据
• （1）计算单价
• 标准煤 700元/吨
• 上网电价 0.4元/度 • 工业水 3元/吨 • 机组年运行小时数：7500小时/年 • 机组负荷率：0.8 • （2）直接经济效益计算结果 • 年节能直接经济效益 • 年节煤量：2×2.71g/kwh×7500×0.8×106=32520吨 • 年节煤经济效益：32520吨×700元/吨=2276.4万元 • 年节水直接经济效益 • 节水量：43.34t/h×2 • 年节水效益：43.34 t/h×7500×0.8×2×3元/吨=156万元/年 • 烟气减排量 • 烟气减排量：2×43.34 t/h×12.048m3/kg（T=50℃）=2×522160 m3/h
锅炉排烟损失Q2
影响锅炉排烟温度的因素
• 燃料的性质； • 受热面的状况（积灰、结焦、结垢……）； • 过量空气系数、漏风率； • 低温腐蚀。
降低排烟温度的方法与措施
… … …
在锅炉尾部烟道适当的位置增加—烟气余热换热器
• 除尘器前 • 除尘器后 • 垂直烟道 • 水平烟道 • 单级 • 多级
烟气余热换热器的优点
ND钢（09CrCuSb）-目前国内外最理想的“耐硫酸低温露点腐蚀”用钢材。 ND钢腐蚀率比较，mg/c㎡.h(70摄氏度50%H2SO4溶液中浸泡24小时) 钢种 ND CRIR(日本） 1Cr18Ni9 Corten 20G
腐蚀速率 7.30 13.40
21.70
63.00 103.50
• 采用低氧燃烧
气流运到方向：重力影响 管壁材料与壁温：
管壁温度升高氧化膜硬度增大
烟气走廊
磨损
磨损问题的解决
• 选择合理的烟气流速 • 采用防磨装置
防磨瓦； 防磨护帘
• 采用扩展受热面
H型翅片管，选择合理的肋片高度和肋片节距，则烟气流过H型翅片管 时会在粘性力的作用下在肋片表面形成附 面层，出现较小的涡旋区，大颗粒飞灰不 能接触到基管表面;此外在肋片的作用下， 烟气横向冲刷规律不象光管集中在冲击45° 范围，而是沿管子表面相对均匀分布，减 少了管子外表面的局部磨损。
国内：大连、丹东、福州、岳阳的350 MW 机组，常熟的600MW超 临界机组以及开封的125MW机组上都使用了H型翅片管；
国外：在MB、 IHI、BHK等主要外国公司的锅炉上也都使用了这种H 型翅片管，并已有25年以上的运行经验。
最新应用在烟气余热回收换热器的项目： 长一热、景德镇、营口、北塘、白城、哈平南……
• 可接受的有限腐蚀速率
腐蚀速度≤0.2毫米/年
磨损
管壁的磨损量与飞灰颗粒冲击速度的三次方成正比 飞灰颗粒特性与浓度：SiO2含量高，磨损加重 管速排列方式与冲刷方式
顺列：第一排； 错列：第二排 最大磨损位置：第一排45°---60° （迎风面两侧圆心角）
错列第二排：30°---45°