垃圾電廠焚燒爐高溫腐蝕分析及防護(hù)技術(shù)

固廢網(wǎng)訊:1、綜述

垃圾焚燒是當(dāng)前處理生活垃圾的有效方法，它具有減容化、無害化和資源化特點(diǎn)。但是垃圾焚燒過程對余熱鍋爐受熱面的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，使余熱鍋爐受熱面使用壽命大大縮減、經(jīng)常性的更換受熱面對垃圾焚燒爐安全運(yùn)行造成了困擾。針對垃圾焚燒余熱鍋爐受熱面的腐蝕問題，通常采用在鍋爐管外壁熱噴涂、堆焊耐高溫、耐腐蝕的鎳基合金材料的方法，但是熱噴涂盡管成本低廉、效果卻不理想，堆焊對鍋爐基材損傷嚴(yán)重并且施工效率極低，很難滿足鍋爐受熱面批量生產(chǎn)的要求。采用鎳基合金微熔焊技術(shù)，快速、高效地解決垃圾焚燒爐受熱面管的腐蝕問題,延長鍋爐受熱面的使用壽命。

2、垃圾爐受熱面高溫腐蝕機(jī)理

2.1 垃圾焚燒中的腐蝕性成分

1）Cl的腐蝕

近幾年來，塑料制品及塑料包裝材料在垃圾中所占的比重不斷增加，垃圾中的合成樹脂類如聚氯乙烯（PVC）、人造橡膠、人造革、泡沫塑料等含有較多的有機(jī)氯化物，而廚房垃圾則含有氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂等無機(jī)氯化物，造成了煙氣中的各種有機(jī)氯和無機(jī)氯濃度提高。Cl在高溫下，往往以氣態(tài)HCL、CL2和金屬氯化物KCL、Nacl、Zncl2、Pbcl2等沉積物出現(xiàn)在焚燒環(huán)境中，導(dǎo)致了幾種腐蝕形式出現(xiàn)：

其一是氣相腐蝕：在焚燒爐的高溫含氯氣氛中，直接導(dǎo)致氣相腐蝕；

其二是氧化還原反應(yīng)腐蝕：金屬氯化物低熔點(diǎn)灰分沉積鹽與金屬表面的氯化膜發(fā)生氧化還原反應(yīng)腐蝕基體；

其三是電化學(xué)腐蝕：金屬氯化物與煙氣中其他無機(jī)鹽共同沉積在金屬表面，形成低熔點(diǎn)共晶體，大大降低積灰的熔點(diǎn)，在高溫的管壁上產(chǎn)生熔融性的腐蝕性鹽，在積灰-金屬交界面形成局部液相，形成電化學(xué)腐蝕氛圍，基體金屬發(fā)生陽極溶解，相應(yīng)地氣氛中的兩種氧化劑O2和CL2被還原，基體金屬被進(jìn)一步氧化并與結(jié)合成疏松的氧化物粒子形成沉積，或與CL-結(jié)合生成氯化物，這樣隨著腐蝕的進(jìn)行，就在熔融氯化物的外表面形成一層疏松的外氧化膜，由于金屬離子在熔融鹽中的擴(kuò)散速度較大，因此這一電化學(xué)過程嚴(yán)重腐蝕垃圾焚燒余熱鍋爐的過熱器、水冷壁。

2） S的腐蝕

硫的腐蝕主要是堿金屬的熱腐蝕，即Na3Fe(SO4)3及K3Fe(SO4)3的腐蝕。

3） 高溫腐蝕

高溫的產(chǎn)生，一是鍋爐實(shí)際運(yùn)行溫度越來越高，二是鍋爐受熱面的清灰不及時(shí)或清灰效果不佳，使得受熱面的傳熱受阻，導(dǎo)致受熱面的表面溫度過高。高溫腐蝕，與前述CL腐蝕、S腐蝕是相伴存在的。高溫環(huán)境引發(fā)了CL2和HCL的產(chǎn)生，加速了腐蝕量和腐蝕速度。

4） 高參數(shù)化的腐蝕問題

高參數(shù)化有兩個方面的原因。

第一，垃圾熱值在逐漸提高，超出了早期所建設(shè)的垃圾焚燒廠設(shè)計(jì)的額定值。以上海市生活垃圾為例，2010 年，生活垃圾焚燒廠的入爐垃圾低位熱值為5862kJ/kg（1400kcal/kg），因此2010 ～ 2013 年上海新建的焚燒廠垃圾的低位熱值設(shè)計(jì)點(diǎn)一般選取6700kJ/kg（1600kcal/kg）～ 7118kJ/kg（1700kcal/kg）。而近些年來垃圾熱值有了大幅提高，目前上海城區(qū)生活垃圾的入爐垃圾熱值已達(dá)到8356kJ/kg（2000kcal/kg）以上。

第二，近年來垃圾焚燒鍋爐向大型化、高參數(shù)化發(fā)展。

5） 腐蝕環(huán)境下的磨損

垃圾燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量灰粉沖刷受熱面管，使受熱面管外表面受到不同程度的磨損。

在上述多重因素共同作用下，受熱面管從外向內(nèi)不斷地被氧化、腐蝕和磨損，使之逐漸減薄，當(dāng)承受不了管內(nèi)汽水壓力時(shí)發(fā)生爆管事故，造成發(fā)電機(jī)組非停。

過熱器減薄現(xiàn)象

管路漏水

3、垃圾爐受熱面常規(guī)表面防護(hù)措施

針對垃圾焚燒余熱鍋爐的腐蝕問題，國際上通常采用碳鋼+Inconel625復(fù)合管、熱噴涂、堆焊等方法來抑制或延緩腐蝕，提升材質(zhì)抗腐蝕能力，主要是適合垃圾熱值比較高的情況。在國外垃圾焚燒廠，水冷壁采用鎳基材料堆焊極為普遍，特別是歐美國家，由于垃圾熱值高達(dá)9540KJ左右，水冷壁堆焊防腐幾乎是一個標(biāo)配方案。