我国的能源消费以煤炭为主，在煤炭利用中，燃煤电站锅炉和工业锅炉共消耗了70%以上。然而，燃煤锅炉的排烟温度普遍偏高，电站锅炉排烟温度通常为120~150℃，工业锅炉的排烟温度更是高达160~300℃，燃煤锅炉排烟的余热利用潜力十分巨大。降低燃煤锅炉的排烟温度，不仅可以回收余热、提高锅炉效率，而且有利于提高除尘器效率，并达到协同脱除PM2.5/SO3/Hg的效果，具有节能减排的综合效益，是实现煤炭高效清洁利用的必然途径之一。但是在烟气深度冷却的过程中，烟气中的酸性气体易在低温受热面上发生冷凝并沉积，引起露点腐蚀和粘性积灰，可能造成管束泄露和受热面堵塞，严重影响了余热利用换热器的安全性和经济性。因此，有必要深入研究燃煤锅炉烟气深度冷却过程中的露点腐蚀和粘性积灰特性并揭示其耦合机理。本文针对燃煤锅炉低温受热面的露点腐蚀和粘性积灰特性进行了理论分析、现场实验和工业实验研究，以下为主要的研究工作：
首先，根据前人研究成果和理论基础对露点腐蚀和粘性积灰的机理进行理论分析。基于热力学理论简化了酸蒸汽冷凝的物理模型，推导了酸蒸汽冷凝的数学模型，得到了理想环境下酸蒸汽冷凝和酸液滴形成的规律。通过计算对比了现有的烟气酸露点温度估算方法的预测结果，发现了不同估算方法的差异，并在之后的实验中对估算结果进行验证。基于前人的溶液浸泡实验结果，总结了露点腐蚀的基本原理，推测了腐蚀过程及主要的腐蚀产物。以干松积灰理论为基础，分析了粘性积灰的沉积方式和粘附力作用机制，讨论了粘性积灰的特性。综合理论分析结果，提出了露点腐蚀和粘性积灰的主要影响因素，探讨了避免或减轻露点腐蚀和粘性积灰的理论方法。
其次，通过低温腐蚀性能实验装置分别对燃煤电站锅炉和工业锅炉的露点腐蚀和粘性积灰特性进行了现场实验研究。探针由三种材料（低碳钢20#、耐硫酸腐露点蚀钢ND和奥氏体不锈钢316L）组成，在不同壁面温度条件下测试了探针的露点腐蚀和粘性积灰特性。利用XRF、XRD和SEM-EDS对处理后的灰样和金属试样进行系统理化分析，得到了露点腐蚀和粘性积灰随壁面温度变化的规律，建立了酸冷凝、灰酸吸附反应、露点腐蚀和粘性积灰的耦合模型，揭示了露点腐蚀和粘性积灰的共生耦合机理。利用CFD软件FLUENT模拟了探针外的烟气流场，通过与实验结果对比，分析了烟气流场对露点腐蚀和粘性积灰的影响。另外，对比了静电除尘器前后以及燃煤电站锅炉和工业锅炉在露点腐蚀和粘性积灰特性上的差异，系统地总结了燃煤锅炉露点腐蚀和粘性积灰的耦合机理以及形成过程中酸冷凝的吸收凝并作用机制。
最后，以工业实验的方法研究燃煤电站空气预热器和烟气深度冷却器的露点腐蚀和粘性积灰状态特性。考察长周期运行后发生腐蚀堵灰的空气预热器和烟气深度冷却器的性能参数和腐蚀积灰情况，并实地静态提取灰样和金属试样，然后对处理后的试样进行XRF、XRD、SEM-EDS以及激光粒度等分析，发现了空气预热器和烟气深度冷却器上不同区域发生腐蚀和积灰的原因，建立了真实条件下长周期露点腐蚀和粘性积灰的耦合生长模型，揭示了实际低温受热面露点腐蚀和粘性积灰的形成机理，并验证了理论分析和现场实验的研究结果。
本文在低温受热面露点腐蚀和粘性积灰理论分析的基础上，经过现场实验和工业实验的多尺度综合研究分析和交叉验证，建立了完整的露点腐蚀和粘性积灰理论体系，提出了与酸冷凝、露点腐蚀和粘性积灰相关的关键温度预测方法，形成了燃煤锅炉露点腐蚀和粘性积灰的防护准则，为烟气余热利用技术在燃煤锅炉上的应用提供了重要的理论和技术指导。