垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀与对策研究
浅析垃圾焚烧炉过热器腐蚀原因及解决措施(最新版)

浅析垃圾焚烧炉过热器腐蚀原因及解决措施(最新版)Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place.( 安全管理 )单位:______________________姓名:______________________日期:______________________编号:AQ-SN-0148浅析垃圾焚烧炉过热器腐蚀原因及解决措施(最新版)摘要:垃圾焚烧发电是实现城市垃圾无害化、减量化和资源化处理的一种有效方法,目前正得到大力的推广。
焚烧发电具有工艺简单,运行可靠,垃圾处理速度快,处理量大。
但是由于垃圾成份相当复杂,用于焚烧垃圾的焚烧炉存在非常严重的磨损、腐蚀现象,在腐蚀现象中以高温过热器管的腐蚀问题最为严重。
本文主要就这个问题展开讨论并提出预防措施。
关键词:垃圾焚烧炉;高温过热器管腐蚀;措施一、垃圾焚烧发电工艺原理垃圾焚烧发电是将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧,释放出热能,余热回收加热给水变成蒸汽,蒸汽在汽轮机中推动汽轮发电机旋转做功,将蒸汽的热能转化为电能,释放热能后的烟气经净化系统处理后排放,从而将垃圾由“废物”变为可利用的“资源”。
随着各种炉型技术的实践应用广泛开展,炉排式垃圾焚烧炉以适应性强,处理比较彻底的优势正成为目前国内垃圾焚烧的主流工艺。
随着技术的不断的提高和发展,我国焚烧炉的垃圾处理容量也不断的提高,从初期的150t/d提高到现在的750t/d,规模日趋增大。
二、垃圾焚烧发电的特点一般来说,垃圾经焚烧处理后残余的固体废物约占20%(炉渣约占15%,飞灰约占5%),考虑炉渣的综合利用因素,减量化效果更为显著。
这相比于垃圾填埋处理要永久性占用土地来说节约了大量的土地资源。
垃圾电厂焚烧炉高温腐蚀分析及防护

垃圾电厂焚烧炉高温腐蚀分析及防护1、综述垃圾焚烧是当前处理生活垃圾的有效方法,它具有减容化、无害化和资源化特点。
但是垃圾焚烧过程对余热锅炉受热面的腐蚀相当严重,使余热锅炉受热面使用寿命大大缩减、经常性的更换受热面对垃圾焚烧炉安全运行造成了困扰。
针对垃圾焚烧余热锅炉受热面的腐蚀问题,通常采用在锅炉管外壁热喷涂、堆焊耐高温、耐腐蚀的镍基合金材料的方法,但是热喷涂尽管成本低廉、效果却不理想,堆焊对锅炉基材损伤严重并且施工效率极低,很难满足锅炉受热面批量生产的要求。
采用镍基合金微熔焊技术,快速、高效地解决垃圾焚烧炉受热面管的腐蚀问题,延长锅炉受热面的使用寿命。
2、垃圾炉受热面高温腐蚀机理2.1 垃圾焚烧中的腐蚀性成分1)Cl的腐蚀近几年来,塑料制品及塑料包装材料在垃圾中所占的比重不断增加,垃圾中的合成树脂类如聚氯乙烯(PVC)、人造橡胶、人造革、泡沫塑料等含有较多的有机氯化物,而厨房垃圾则含有氯化钠、氯化钾和氯化镁等无机氯化物,造成了烟气中的各种有机氯和无机氯浓度提高。
Cl在高温下,往往以气态HCL、CL2和金属氯化物KCL、Nacl、Zncl2、Pbcl2等沉积物出现在焚烧环境中,导致了几种腐蚀形式出现:其一是气相腐蚀:在焚烧炉的高温含氯气氛中,直接导致气相腐蚀;其二是氧化还原反应腐蚀:金属氯化物低熔点灰分沉积盐与金属表面的氯化膜发生氧化还原反应腐蚀基体;其三是电化学腐蚀:金属氯化物与烟气中其他无机盐共同沉积在金属表面,形成低熔点共晶体,大大降低积灰的熔点,在高温的管壁上产生熔融性的腐蚀性盐,在积灰-金属交界面形成局部液相,形成电化学腐蚀氛围,基体金属发生阳极溶解,相应地气氛中的两种氧化剂O2和CL2被还原,基体金属被进一步氧化并与结合成疏松的氧化物粒子形成沉积,或与CL-结合生成氯化物,这样随着腐蚀的进行,就在熔融氯化物的外表面形成一层疏松的外氧化膜,由于金属离子在熔融盐中的扩散速度较大,因此这一电化学过程严重腐蚀垃圾焚烧余热锅炉的过热器、水冷壁。
垃圾焚烧余热炉高温防腐探讨

垃圾焚烧余热炉高温防腐探讨
文 9 秦燕婉
摘要现阶段焚烧作为我国处理生活垃圾的方式之一能够 将垃圾中的病原体及病菌彻底杀灭进而有效将有害有机物氧化 分解 在焚烧垃圾过程中余热锅炉占有重要地位主要通过垃圾 焚烧所产生的余热进一步将水加热成蒸汽以供其他工段使用 但垃圾焚烧余热锅炉存在高温腐蚀情况关系着锅炉的良好应用 问题 随着城市生活水平的提高垃圾的低位热值均有所提高随 着热负荷的提高 锅炉在实际运行中存在炉膛和尾部排烟温度 高锅炉高温腐蚀严重实际热效率偏低等状况 基于此文章结 合垃圾焚烧余热炉发生的高温防腐方面进行分析以便进一步提 高锅炉的蒸发量控制排烟温度
关键词垃圾焚烧余热炉高温防腐
引言 垃圾焚烧余热炉作为垃圾焚烧过程中产生的热量进行转换 的重要设备之一其在我国多个地区得到广泛的应用 在实际使 用过程中余热炉中的过热器会受到垃圾焚烧产生的烟气温度及 烟气的成分等因素影响进而出现腐蚀的情况 有关垃圾焚烧概述 现阶段我国垃圾处理工作的重要发展方向之一是运用垃圾 焚烧技术进行发电使垃圾实现减量化资源化及无害化 根据现 在我国的垃圾焚烧发电的发展而言其具有广阔的发展前景 随 着经济和科学技术的不断发展垃圾焚烧技术与装备在我国会得 到不断提高 同时政府在不断的加强保护环境的宣传力度积极 地参与到环保事业节能减排提升环保水平确保垃圾焚烧市场 的长期稳定的发展 垃圾焚烧系统技术分析 垃圾在进行焚烧时需通过焚烧系统内部的料斗将待焚烧垃 圾送入焚烧炉内 料斗经推料器作用后将垃圾置于系统炉排最 终垃圾在焚烧系统的燃烧室内燃烧垃圾经燃烧后产生的炉渣由 出渣机推入渣坑 由于垃圾经焚烧后会产生具有各种有害物质 因此 经焚烧后的烟气会通过辐射受热面进行烟气净化设施经 净化处理后排出 生活垃圾焚烧炉通常使用三段式水平推动以 便能够有效地确保垃圾在燃烧内搅拌均匀燃烧充分此外为实 现对垃圾焚烧持续时间间隔的控制能够使用一次风供应系统和 二次风供应系统 焚烧系统中使用自动燃烧控制系统使得垃圾 燃烧的燃烧效率较高使用一二次风预热方式更好的实现垃圾 的充分燃烧并从源头上对垃圾燃烧后产生的烟气中的有害物质 进行控制提升焚烧系统的设计效率 垃圾焚烧余热炉发生高温腐蚀问题概述 !"# 氯化氢$%&气体的产生 氯化氢作为垃圾焚烧余热炉出现高温腐蚀的重要影响因素 在垃圾焚烧过程中氯化氢主要有两种产生途径第一是在皮革 废塑料等有机氯化物材料的取代基脱除时 会释放出氯化氢气体 第二是垃圾中含有的氯化钠与其他物质发生反应 从而生成氯化 氢 因各地区的垃圾有着复杂的区别使垃圾构成成分不同随着成 分的不同氯的含量不同析出的氯化氢的量存在一定差异 !"' 垃圾余热炉过热器的高温腐蚀问题 对于一体式的垃圾焚烧余热炉而言其过热器会由于受到烟 气的温度组成负荷波动等因素的影响而出现腐蚀相比于普通 燃煤式锅炉腐蚀情况更为严重 具体分析管壁会受到氯气三 氧化硫等气体直接或间接的腐蚀作用以及碱金属焦硫酸盐等 的熔盐腐蚀作用 当管壁温度处于 !"" 至 ##"的范围时生成的 $%&'( 便会被融化 与部分三氧化硫及 氧 化 膜 发 生 反 应 生 成 碱 焦 硫酸盐熔盐池 生成的碱焦硫酸盐熔盐对灰粒具有吸收作用从 而形成灰层久而久之随着灰层的不断加厚导致温;&'(,! 不 会 对 管 壁 产 生 防 腐 效 果 进 而 使 得 余 热 炉 的管壁不断被氧化腐蚀
锅炉受热面高温腐蚀的机理及防范措施

锅炉受热面高温腐蚀的机理及防范措施锅炉受热面高温腐蚀是指在高温工作条件下,锅炉受热面材料发生化学反应而引起的腐蚀现象。
锅炉受热面高温腐蚀一般分为氧化腐蚀、助燃剂腐蚀、灰腐蚀和酸性腐蚀等几种类型。
为了防止锅炉受热面高温腐蚀,需要采取一系列的防范措施。
首先,氧化腐蚀是指受热面材料与氧气在高温条件下发生反应产生氧化物的腐蚀现象。
为了防范氧化腐蚀,可以通过采用耐高温材料、控制燃烧过程中氧浓度和减少受热面的氧化物形成。
选用高温耐腐蚀材料,如耐热合金、耐火材料等,可以提高受热面材料的耐腐蚀性能。
同时,控制燃烧过程中的氧浓度,降低烟尘氧化反应的速率,可以减少腐蚀的发生。
此外,可以通过脱硫、除尘等措施,减少受热面材料上的氧化物形成,从而降低氧化腐蚀。
助燃剂腐蚀是指在高温条件下,受热面材料与助燃剂中的硫、氯等元素发生反应而引起的腐蚀现象。
为了防范助燃剂腐蚀,可以采用硫氧结合方法、合理控制燃烧过程中的氯量、选择耐蚀材料等措施。
硫氧结合方法是将硫氧结合物(如镁、钙、锶等)加入燃料或燃烧剂中,使之与燃烧过程中产生的SO2等硫化物反应,形成硫氧结合物沉降在受热面上,防止硫腐蚀的发生。
合理控制燃烧过程中的氯量,降低烟尘中氯化物的含量,可以减少助燃剂腐蚀的发生。
此外,选择耐蚀材料,如耐酸钢、耐磨钢等,可以提高受热面的抗腐蚀性能。
灰腐蚀是指在高温条件下,受热面材料与烟尘中的主要成分之一的碱金属发生反应而引起的腐蚀现象。
为了防范灰腐蚀,可以采用降低烟尘中碱金属含量、增加受热面温度和选择耐蚀材料等措施。
降低烟尘中碱金属含量可以通过煤炭处理、喷煤等方式实现。
增加受热面温度,可以使反应速率提高,减少灰腐蚀的发生。
选择耐蚀材料,如耐磨钢、耐酸钢等,可以提高受热面的抗腐蚀性能。
酸性腐蚀是指在高温条件下,受热面材料与燃料中的含硫物质发生反应而引起的腐蚀现象。
为了防范酸性腐蚀,可以采用脱硫、减少燃料中含硫物质、选择耐蚀材料等措施。
脱硫是指通过采用燃烧后脱硫和洗涤法脱硫等方式,降低燃料中硫含量,减少酸性腐蚀的发生。
垃圾焚烧锅炉过热器腐蚀原因分析及对策

垃圾焚烧锅炉过热器腐蚀原因分析及对策摘要:本文主要研究了垃圾焚烧锅炉过热器的腐蚀问题。
首先介绍了国内外相关技术的研究现状以及国内垃圾焚烧锅炉发展状况。
然后从锅炉运行环境、锅炉结构和锅炉设备等方面进行了详细的探讨,并结合实际案例进行分析。
最后提出了一些解决办法,以期为今后建设垃圾焚烧锅炉提供参考意见。
关键字:垃圾焚烧;过热器腐蚀原因;对策引言作为一项实际要求较高的实践性工作,垃圾焚烧炉过热器腐蚀问题的应对有着其自身的特殊性。
该项课题的研究,将会更好地提升对过热器腐蚀原因的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。
一、过热器腐蚀原因分析1.1过热器管材的影响过热器是垃圾焚烧锅炉的重要组成部分,其作用是对高温烟气进行冷却和排空。
然而,由于过热器的特殊环境条件(如高温、高压、高湿)以及使用寿命较长等因素,过热器容易出现腐蚀问题,进而影响锅炉的正常运行。
因此,研究过热器的腐蚀原因对于提高锅炉的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。
在过热器中,管道材质是最为关键的因素之一。
不同类型的管道材料有着不同的耐蚀性,而选择不当则会导致管道发生严重的腐蚀现象。
目前,常用的过热器管道材料有碳钢、不锈钢、铝合金等几种。
其中,碳钢是一种常见的金属材料,具有良好的强度和韧性,但易于产生裂纹和腐蚀。
不锈钢则是一种特殊的碳钢,经过特殊处理后可以获得更好的耐蚀性能。
1.2过热器管径的影响在过热器的使用过程中,其管径是一个非常重要的因素。
过热器管径的大小直接影响着其工作效率和耐久性。
一般来说,过热器管径越大,其工作效率越高,但同时也会增加其维护成本和维修难度。
因此,选择合适的过热器管径对于提高设备运行效率具有重要意义。
在实际应用中,过热器管径的选择需要考虑到多个因素。
首先,应考虑设备的工作条件以及所处理物料的特点。
例如,如果所处理物料含有大量固体颗粒物质,那么过热器管径应该较大以保证物料能够充分接触到加热表面并得到充分燃烧;而如果所处理物料中含有大量的水蒸气或气体成分,则过热器管径应该较小以减少物料与管道之间的摩擦力。
垃圾焚烧锅炉过热器腐蚀原因分析及对策

垃圾焚烧锅炉过热器腐蚀原因分析及对策垃圾焚烧炉是垃圾焚烧发电厂的心脏,其性能直接影响垃圾焚烧处理的综合排放指标和全套设备的运转率。
目前以机械炉排焚烧炉的应用最为广泛。
其基本工作原理是垃圾通过进料斗进入炉排,炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区,垃圾依次通过炉排上的各个区域,直至燃尽排出炉排。
燃烧空气从炉排下部进入与垃圾混合,燃烧后的烟气通过锅炉的受热面,加热过热蒸汽,而同时被冷却的烟气经过净化处理排出。
高温腐蚀、二恶英污染和重金属粉尘污染是垃圾焚烧过程中存在的3大主要问题。
对锅炉的过热器而言,烟气成分、烟气温度等因素对其造成的腐蚀远高于一般常规锅炉,为到达防腐的要求,通常采用提高钢材等级方法,使得设备造价大幅度增长。
本文通过具体案例,分析过热器腐蚀的原因,进而提出相应的改造维修建议和预防过热器腐蚀的措施,促进垃圾焚烧锅炉安全运行。
1概述***市某垃圾焚烧发电厂2台锅炉,由***某锅炉公司制造,锅炉型号为:UG-300-23.53/4.0/400-W,锅炉额定出口压力为4.0MPa,额定出口温度为400℃,额定蒸发量为23.53t/h,于20**年11月制造,20**年投入运行,至今累计运行2万多h。
日处理垃圾量2×300t/d;装机容量1×12MW余热炉型,中压自然循环单汽包,W型布置立式。
其过热器构造形式如下:过热器由低温段的一级过热器、中温段的二级过热器和高温段的三级过热器组成并布置在第3通道内(见图1),2级喷水减温器布置在2过热器之间。
饱和蒸汽进入一级过热器入口集箱,再进入由44排38mm×4mm管子组成的一级过热器,蒸汽经过一级喷水减温器后引入到二级过热器的入口集箱,再进入由44排34mm×4.5mm管子组成的二级过热器,然后蒸汽经过二级喷水减温器后进入三级过热器入口集箱,再进入由37排34mm×4.5mm管子组成的三级过热器,最后过热蒸汽进入集汽集箱。
垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀分析及防腐涂层的应用实践探究田臣圆

垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀分析及防腐涂层的应用实践探究田臣圆发布时间:2021-10-01T09:20:17.971Z 来源:《基层建设》2021年第18期作者:田臣圆[导读] 伴随我国社会经济发展及环保层面各项要求持续提升,垃圾处理厂若想将垃圾实际处理量及其单位垃圾的发电量提升东莞粤丰环保电力有限公司广东东莞 523000摘要:伴随我国社会经济发展及环保层面各项要求持续提升,垃圾处理厂若想将垃圾实际处理量及其单位垃圾的发电量提升,就务必垃圾焚烧式锅炉所在受热面的高温腐蚀和防腐涂层科学运用工作。
鉴于此,本文主要围绕着垃圾焚烧式锅炉所在受热面的高温腐蚀和防腐涂层具体应用开展深入的研究和探讨,仅供参考。
关键词:锅炉;垃圾焚烧;受热面;高温腐蚀;防腐涂层前言:对于垃圾焚烧式锅炉来说,受热面的高温腐蚀和防腐涂层有效处理均属于较为重要的工作内容,需相关技术员予以高度重视起来。
因而,做好垃圾焚烧的锅炉所在受热面的高温腐蚀和防腐涂层具体应用综合分析较为必要且重要,现实意义较为突出。
1.简述垃圾焚烧式锅炉垃圾焚烧式锅炉,属于对垃圾实施焚烧处理一种装置。
垃圾在垃圾储坑中存放3~5天脱除一定的渗滤液水分后,热值得以提高。
垃圾起重机将脱水后的垃圾送至焚烧炉的给料平台,经过给料斗及给料槽后,给料器把垃圾推到逆推式机械炉排上进行干燥、燃烧、燃尽及冷却,垃圾在炉排上的停留时间约为1.5~2.5小时。
炉排面的下部设有一次风室供应垃圾燃烧所需空气并且对炉排片的进行冷却,同时焚烧炉炉膛设前后拱,加强对炉排上垃圾的热辐射;二次风通过炉膛前后拱的喷嘴射入炉内,加强烟气的扰动,延长烟气的燃烧行程,使空气与燃烧气体得到了充分的混合,燃烧产生的烟气能够在燃烧室内维持850℃以上温度下的停留时间大于2秒。
垃圾燃烧后的炉渣经除渣机收集。
烟气经反应塔、除尘处理过后经过烟囱排至大气当中。
2.受热面的高温腐蚀基本特性分析生活垃圾内含极具复杂性可燃物的成分,腐蚀性基本元素包含着锌、重金属铅、钾、钠、氯等。
生活垃圾焚烧炉高温腐蚀原因分析及预防措施

生活垃圾焚烧炉高温腐蚀原因分析及预防措施摘要:生活垃圾垃圾焚烧发电厂余热锅炉普遍采用中温次高压蒸汽参数提高发电效率的同时,造成锅炉受热面的高温腐蚀进一步加剧,本文根据生活垃圾焚烧炉受热面高温腐蚀的部位,主要对锅炉受热面高温腐蚀的原因进行分析,并提出防止高温腐蚀的预防措施。
关键词:生活垃圾焚烧炉;高温腐蚀;合金堆焊Cause Analysis and Preventive Measures for High Temperature Corrosion of Domestic Waste IncineratorChen Yuqing(Everbright Green Environmental Protection Technology Service (Jiangsu) Co., Ltd.)Abstract: It is common for waste heat boilers in domestic waste incineration power plants to use medium temperature and sub high pressure steam parameters to improve power generation efficiency, while causing further high-temperature corrosion of the boiler heating surface. This article mainly analyzes the causes of high-temperature corrosion of the boiler heating surface based on the high-temperature corrosion locations of the domestic waste incineration furnace heating surface, and proposes preventive measures to prevent high-temperature corrosion.Key words: domestic waste incinerator; High temperature corrosion; Alloy surfacing随着技术的不断进步,生活垃圾垃圾焚烧发电厂余热锅炉普遍采用中温次高压蒸汽参数(6.4Mpa、450℃)。
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垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀与对策研究摘要:在垃圾焚烧处理操作中,垃圾所含有大量的氯、硫等元素,在高温的作用下这些元素会形成酸性气体,之后与锅炉受热面上的金属反应,转变成金属氯化物、金属硫化物等腐蚀产物,最终造成锅炉受热面被腐蚀和损坏。
受热面高温腐蚀问题是影响锅炉安全稳定运行的关键因素,所以,垃圾焚烧厂必须明确影响受热面高温腐蚀的相关因素,提出有效的解决对策。
关键词:垃圾焚烧;锅炉;受热面;高温腐蚀;对策垃圾焚烧主要是借助于高温燃烧垃圾,将无机物质转变成废气、灰渣,将有机物质转变成水、二氧化碳,该处理方式具有减量化程度高、无公害、废弃物资源化利用等优点。
因此,当前我国各地纷纷建设垃圾焚烧厂,以进一步缓解垃圾围城的问题。
然而随着垃圾焚烧厂使用时间的增长,锅炉受热面往往会出现高温腐蚀甚至穿管等问题,这些问题会大大降低锅炉运行的安全性与稳定性。
基于此,垃圾焚烧厂必须积极探索可以有效解决锅炉受热面高温腐蚀问题的对策,从而保证自身运行的可靠性与运行效率,减少维护量。
一、垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的相关概述在垃圾焚烧处理过程,锅炉内会产生大量具有较强腐蚀性的复杂气体、氯化物与硫酸盐等,这些物质在高温的作用下会导致受热面被腐蚀。
垃圾焚烧锅炉受热面腐蚀大多发生在过热器、预热器、水冷壁等位置。
同时,垃圾组分具有不定性,垃圾焚烧时锅炉内的垃圾燃烧温度与工质参数往往会产生较大范围的波动,致使受热面金属更快疲劳,形成疲劳裂纹,加上外部腐蚀性气体侵蚀裂纹间隙,导致管壁腐蚀速度加快。
据国内外相关实验研究发现:在垃圾焚烧锅炉不同受热面区域(水冷壁、尾部烟道、省煤器、过热器等)的腐蚀情况的模拟分析中,锅炉受热面上的腐蚀与气、液、固多相耦合过程以及烟气中的硫化物、氯化物、碱金属化合物等存在非常密切的联系,且锅炉内气氛、重金属含量等均与腐蚀发生相关[1]。
垃圾焚烧所产生的烟气中含有的固态颗粒和频繁吹灰,也会导致受热面金属管壁腐蚀磨损。
上述存在的腐蚀形式并非孤立的,而是相互交叉、相互影响的。
高温腐蚀主要发生在垃圾焚烧锅炉的水冷壁与过热器两个位置,其中水冷壁的高温腐蚀条件为:其四周出现局部或是间断性的还原性气氛,烟气成份中含有氯化物与硫化物,同时水冷壁壁温可以实现腐蚀反应;过热器的高温腐蚀条件是:其管壁直接或是间接受到氯化物气体和三氧化硫气体、氯气的腐蚀。
另外,水冷壁的高温腐蚀主要出现在垃圾焚烧炉燃烧室交界的地方,整个腐蚀过程非常复杂,相关影响因素包括:气、液、固多相反应混合进行,多孔介质中的传递,异相和同项传递交互出现受晶界过程、应力演变过程以及电化学过程等。
近年来,我国城市化水平的显著提高,生活垃圾的具体热值已远远超出现有垃圾焚烧锅炉的设计热值,有的垃圾焚烧厂为了确保垃圾处理量,会选择让锅炉长时间保持超负荷运行状态,从而致使锅炉膛内热负荷过高,产生过高的烟气温度,受热面上出现严重的结焦问题,最终大大增加高温腐蚀风险。
倘若管壁温度>300°C,必然会形成高温腐蚀。
通常情况下,可以依据温度的高度,将高温腐蚀区段划分成弱腐蚀区(300~480°C)与强腐蚀区(550~700°C)。
针对垃圾焚烧锅炉一通道内水冷壁受热面,如果管子温度<300°C,则受热面的腐蚀速度相对较低;如果温度>350°C,将会在很大程度上加剧受热面管铁基体的氧化反应,随着温度的不断升高,这种反应进行的越快,也会产生更为严重的受热面管的腐蚀现象。
当壁面温度升高以后,将会提升管壁外积灰中的熔融物质数量,从而在很大程度上增加积灰的粘性,更难被吹扫。
而积灰的附着则会大大降低管壁导热性能,不断提高管壁温度。
一旦管壁温度过高,就会致使腐蚀产物数量越来越多。
垃圾焚烧锅炉的水冷壁温度与蒸汽温度之间的差异较小,据有关实验证明:蒸汽温度升高50°C时,会显著提高管壁面的腐蚀速率;过热器前排管束高温腐蚀的风险最高。
如果金属温度>允许极限温度,将会改变内部组织,导致管内压力下出现塑性变形,最终引发超温爆管[2]。
二、垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀的解决对策(一)加强焚烧前控制在垃圾焚烧处理之前,可采取有效的措施来降低烟气中氯、硫含量,包括:垃圾分类,脱硫与脱氯,将适量的化学试剂加入到垃圾中,或是加入其他燃料混燃等。
在垃圾进入焚烧锅炉前将其中的氯、硫的无机物与有机物质等分离出来,且进行脱除处理,再投入到焚烧炉中燃烧。
现阶段可以减少氯、硫含量的化合物主要有氢氧化镁、氢氧化钙等碱性化合物,上述物质可以与烟气中的氯化氢产生化学反应,从而减少烟气中氯化氢含量。
相较于其他燃料,垃圾中氯元素的含量相对较高,所以在垃圾中掺入生物质、煤等燃料加以混合燃烧,能够在很大程度上降低烟气中氯的含量[3]。
需要注意的是:这种混合燃料的锅炉与常规垃圾焚烧锅炉在整体结构与方案设计等诸多方面存在较大的差异,需要结合实际情况进行重新设计,科学控制垃圾的掺入比例,以免受热面依然存在高温腐蚀的风险。
(二)加强焚烧中过程控制在垃圾楚烧过程中,可以通过对燃烧条件的合理控制来有效减少高温危险区,并对锅炉内气氛进行有效控制,从而阻碍强腐蚀产物的形成。
如:通过在前后拱上安装设计二次分喷嘴,有利于增强气流扰动,保证燃烧的均匀度,以此来促进锅炉的高效率燃烧;还能够引导高温烟气流向,促使高温燃烧区内形成相对均匀的温度场与流程,这样即能够减小高温危险区。
据相关数值模拟研究可知:与错列布置形式相比,采用二次风嘴对冲布置的锅炉内烟气能够更加充分的混合,具备更高的烟气充满度,且温度分布更均匀;当前后拱二次风风口高度分别控制在3.82m和3.5m时,能够保证炉内垃圾得到更为充分、有效的燃烧。
在还原性气氛下,硫的主要生成产物是硫化氫;氧化性气氛下,硫的主要生成产物是二氧化硫和三氧化硫。
研究表明:相较于二氧化硫、一氧化硫,硫化氫具备更强的腐蚀性。
如果过热器材质为碳钢,运行温度达到500℃,SO的腐蚀能力是二氧化硫的10倍。
同时,在壁温500℃下12CrMoV钢的腐蚀速度与硫化氫含量的关系,当烟气中硫化氫体积分数为0.02%~0.07%时,烟气的腐蚀能力远超过相同条件下空气腐蚀能力[4]。
(三)加强焚烧后末端控制垃圾楚烧后末端控制的主要目的在于:减缓和抑制锅炉受热面的高温腐蚀。
通常采用过热器关闭温度控制技术、吹灰器布置、材质等级提高等措施。
据相关研究表明:高温过热器管壁温度的高低直接关系到锅炉过热器高温腐蚀速率,所以控制金属壁温度是避免高温腐蚀的关键所在。
一是,过热器管壁温度控制技术。
即通过对垃圾焚烧烟气烟气流程进行科学设计,来有效控制高温过热器入口的烟气温度,从而达到控制管壁温度的目的。
垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀速度与管壁温度存在较为紧密的联系。
相关研究证明:在300~500℃温度条件下,随着管外壁温的不断升高,将会增大金属管壁的腐蚀速度。
相较于煤油燃料,垃圾中含有更高成分的氯,燃烧后会形成更多的低熔点熔盐腐蚀产物,进一步增加管壁的腐蚀速度,所以可选择延长烟道长度,以及将蒸发器设置在过热器前方的方式,或是在高温过热器前安装中温过热器的方式等,来减低进入过热器的烟气温度[5]。
二是,采用具有更高防腐等级的受热面材质。
通过选择具有较高铬含量的钢管作为过热器管束,其基体表面存在一层致密的氧化膜Cr2O3。
正是这一氧化膜的存在,让管材具备优异的耐硫酸盐腐蚀性能,能够较好地解决煤粉炉的高温腐蚀问题。
针对垃圾炉所用的受热面材质,特别是容易遭到腐蚀的受热面管束,必须重点分析硫、氯的腐蚀机理与烟气气氛。
在相关研究中:通过对SA192和TP310S两种钢的性能、微观结构进行测试,测试结果显示相较于SA192钢,TP310S钢的耐腐蚀性能更强,适用于高温过热器。
然而这类钢材的价格比较昂贵,难以在垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀处理中得到普及,所以焚烧厂在选择锅炉受热面材质时,应当对材料价格、使用寿命、检修停炉费用等进行全面考量,做好经济性评估,选择性价比最佳的防腐方案。
三是,避免烟气和管壁直接接触。
要想达到这一效果,目前可采用浇注料防护和表面涂层防护两种方法。
对于浇注料防护,可以选择高铝质材料的铬刚玉、金刚砂或是莫来石预制浇注料,制成耐高温防磨涂料,然后将其覆盖在锅炉的过热器、竖直烟道等外表面,能够避免腐蚀性气体与管壁的接触,从而在很大程度上减慢受热面的腐蚀速度。
针对容易发生高温腐蚀的位置(第一烟道高烟温区的水冷壁),可在其表面敷设耐火浇注料,以达到防护的目的。
近年来,很多垃圾焚烧厂为了顺应垃圾热值日益升高的发展趋势,选择在建设初期就将入炉垃圾热值低于设计值,而为了满足我国相关环保标准以及确保锅炉的安全运行,会在特定区域敷设耐火浇注料。
在浇注料防护使用过程中,为避免锅炉运行期间发生耐火材料脱落的情况,应当在启动锅炉前做好烘炉处理,加强日常检修与维护,尤其是做好水冷壁管子的检测,确保减薄率控制在规定范围内,如果超过,必须及时更换受热面。
表面涂层防护适用于较高参数等级的发电项目中,如:更高参数等级的余热锅炉等。
对于容易出现高温腐蚀的特定区域的过热器管束等,可采用堆焊技术、热喷涂技术等来提高受热面材质的防腐性能,延长其使用年限[6]。
其中堆焊技术的应用原理为:通过将金属材料加热至熔点后,在被焊接的金属表面添加相应的焊材,使其与基材充分融合,具体操作步骤为:(1)清洗受损部件表面,去除所有的污垢和氧化物;(2)选择合适的焊材,建议采用耐腐蚀性能较高的合金材料;(3)加热受损部件至适当的温度,使之达到焊接温度;(4)将焊材加入到受损部件表面上,使其与基材充分融合;(5)冷却焊接部件,使其达到室温。
热喷涂技术涉及到超音速火焰喷涂、爆炸喷涂、等离子喷涂和电弧喷涂四种,其中超音火焰喷涂具备最优的防腐性能、较高的颗粒喷射速度、较低的火焰温度,因此该技术成为很多西方发达国家垃圾焚烧厂的主要防腐措施。
然而该技术也存在一些缺点,如:设备投资大、部件磨损严重需频繁更换、粉材成本高等,目前该技术在我国垃圾焚烧领域并未得到普及。
三、结语综上所述,针对垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀问题的处理,焚烧厂应当从焚烧前控制、焚烧中过程控制、焚烧后末端控制三个方面出发,采用针对性的技术措施来有效降低受热面的高温腐蚀风险,并进一步提高受热面的耐腐蚀性能,从而更好地保证垃圾焚烧锅炉的正常运行。
参考文献:[1]曲作鹏,钟日钢,王磊,赵文博,田欣利,王海军.垃圾焚烧发电锅炉高温腐蚀治理的研究进展[J].中国表面工程,2020(3):50-60.[2]龙吉生,严浩文,刘建.垃圾焚烧余热锅炉过热器高温腐蚀原因分析及改造优化[J].环境卫生工程,2022,30(6):22-27.[3]刘亚成.垃圾焚烧锅炉受热面高温腐蚀分析及防腐涂层的应用[J].工业锅炉,2020(6):41-44+52.[4]龙吉生,高峰,刘亚成.高参数垃圾焚烧余热锅炉受热面的防腐措施与实践[J].环境卫生工程,2022,30(4):48-54.[5]李茂东,杨波,翟伟,马晓茜,陈丽尧,曾祥浩.生活垃圾焚烧发电锅炉受热面腐蚀研究现状与进展[J].清洗世界,2021,37(1):46-48+51.[6]葛学利.高参数垃圾焚烧锅炉高温受热面腐蚀原因分析及抑制方法[J].工业锅炉,2022(5):7-12.。