随着垃圾焚烧技术的发展,提升主蒸汽参数和协同处置工业有机固废是增加垃圾焚烧电厂经济效益的两大措施。然而,垃圾焚烧炉蒸汽参数提升的首要限制因素是受热面的腐蚀问题。向垃圾焚烧炉中混合掺入含大量塑料和橡胶的工业有机固废后,将进一步增大烟气中HCl和Na Cl、KCl等挥发态碱金属氯化物的浓度。随着垃圾焚烧技术的发展,受热面的腐蚀将进一步恶化,是亟需重点考虑的关键问题。本论文从腐蚀介质的调控和换热管表面的强化两个角度出发,分别采用插层-剥离改性高岭土和超音速火焰喷涂涂层,系统地探究了垃圾焚烧炉受热面腐蚀防护方法和相关机理。主要解决的科学问题有:（1）插层-剥离改性对高岭土吸附气态碱金属氯化物性能的影响,以及热转化时高岭土结构衍化对吸附性能的影响;（2）材料组分对涂层耐腐蚀性能的影响规律,以及不同涂层在实际垃圾焚烧炉中的适用性。针对上述问题,本论文开展了以下工作:利用注射泵-雾化器联用装置实现了碱金属蒸气的稳定发生,由此直观地证明了插层-剥离改性对高岭土吸附单一及多种气相碱金属的显著提升效果。经过插层-剥离改性后,高岭土对气相钠和气相钾的吸附量分别提升了56%和118%。以气态KCl作为挥发态碱金属的典型代表,对两种高岭土的动态吸附过程进行了模型计算,原生和改性高岭土的吸附过程分别符合准一级吸附模型和准二级吸附模型。对于Na Cl和KCl蒸气共同存在的复杂情况,当Na/K摩尔比约为1:1时,形成了Na/K摩尔比同样为1:1的碱性长石,该产物K-O键长最短,结构最稳定,此时高岭土对钠钾蒸气的共吸附容量最大。根据改性前后两种高岭土在不同温度下的吸附性能和结构衍化行为,发现改性可以拓宽高岭土的有效温度范围,并进一步揭示了高岭土结构对吸附性能的影响机理。原生高岭土在温度为800-1000℃时吸附性能相对较好。改性后高岭土的适用温度区间为450-1000℃。插层-剥离改性过程预脱除了高岭土中的部分羟基,进而对热转化中偏高岭土的生成和结构产生影响。在脱羟基初始阶段,改性后高岭土的铝氧结构更容易从饱和的Al（VI）配位结构转化为不饱和的Al（V）配位结构,导致Al（V）在450℃下含量增长了12%。随着温度逐渐升高,高岭土中Al（V）的相对含量与钾负载量的变化趋势完全一致,Al（V）配位结构的生成是影响高岭土吸附碱金属性能的关键。基于优化后的灰熔融粘附力测试装置,揭示了材料对涂层耐腐蚀性能的影响规律。从灰熔融和腐蚀增重行为两个角度定量分析了涂层的耐腐蚀性能,发现涂层表面的灰熔融粘附力和腐蚀增重量强正相关。将涂层的组分分为主要元素（Ni/Fe/Co）、次要元素Cr和其他元素（Si、B、Mo、W等）3类。在涂层三元组分分布图中,灰熔融粘附力呈现出从“中心点”（60+20+20 wt.%）向外径向发展逐渐增大的变化规律。涂层中的“其他元素”如Mo对腐蚀速率有显著的影响。涂层中的Mo在腐蚀过程中可以形成Mo O2氧化膜,显著强化涂层的微观组织结构,避免熔融盐等腐蚀介质对涂层的侵蚀,减缓腐蚀速率,使得腐蚀增重动力学曲线呈现为抛物线形。阐明了管壁温度和烟气中的HCl等气体对腐蚀的影响,实验室结果和现场实验结果都表明了涂层耐腐蚀性能的优势,在相同的腐蚀环境中,Ni基涂层的腐蚀增重量仅为锅炉钢12Cr1Mo V的10-20%。在400-600℃的范围内,温度每升高100℃,12Cr1Mo V的腐蚀增重量增加10倍左右。600℃下Fe/Ni基涂层的腐蚀增重量仅为锅炉钢的10-20%,涂层适用于高参数化后的垃圾焚烧炉。除了直接与换热管发生腐蚀反应之外,HCl和SO2等酸性气体还显著提升了碱金属盐的熔融程度。当气相与沉积相腐蚀介质共同存在时,耦合作用使得换热管的腐蚀程度大大加剧。在实际垃圾焚烧炉中,高过区域的管壁温度较高,且积灰层以低熔点的Na Cl和KCl为主,而低过管积灰层的主要成分为高熔点的Ca SO4,导致锅炉钢在高过区域的减薄损失量约为低过区域的1.9倍。Ni基涂层在腐蚀过程中生成了从外向内分层分布的Ni、Mo和Cr的致密氧化物,可以阻止熔融盐等腐蚀介质向内扩散,使得Ni基涂层的减薄损耗量仅为锅炉钢的1/10。综上所述,插层-剥离改性高岭土和超音速火焰喷涂涂层分别可以实现腐蚀介质调控和换热管表面强化的目的,有效缓解垃圾焚烧炉中受热面严重腐蚀的问题,对垃圾焚烧电厂的稳定运行和长期发展有重要意义。