摘要：近年來，垃圾焚燒爐過熱器腐蝕問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了垃圾焚燒存在的問題。在探討Cl高溫腐蝕現(xiàn)象及危害的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，分別從多個角度與方面提出了抗Cl高溫腐蝕的預防措施，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關(guān)工作的實踐。
關(guān)鍵詞：垃圾焚燒爐；過熱器；腐蝕；對策
1前言
作為一項實際要求較高的實踐性工作，垃圾焚燒爐過熱器腐蝕問題的應對有著其自身的特殊性。該項課題的研究，將會更好地提升對過熱器腐蝕原因的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優(yōu)化該項工作的最終整體效果。
2垃圾焚燒發(fā)電的特點
一般來說，垃圾經(jīng)焚燒處理后殘余的固體廢物約占20%（爐渣約占15%，飛灰約占5%），考慮爐渣的綜合利用因素，減量化效果更為顯著。這相比于垃圾填埋處理要永久性占用土地來說節(jié)約了大量的土地資源。垃圾中的可燃物在焚燒中基本上變?yōu)榱丝衫玫臒崮?。根?jù)城市發(fā)展程度及地理位置、生活習慣不同，垃圾的熱值有所不同，一般用于焚燒的垃圾要求低位熱值大于4180KJ/Kg，噸垃圾發(fā)電量一般在250kwh/t以上（隨熱值的提高而增加）。另外，由于垃圾焚燒后的尾氣經(jīng)過了嚴格的凈化處理，因此對環(huán)境的污染被控制到了最低。因此，垃圾焚燒處理的特點是處理量大、減量效果好、無害化徹底，且有熱能回收作用，是真正實現(xiàn)垃圾處理的“無害化、資源化、減量化”的技術(shù)手段。因此，對生活垃圾實行焚燒處理是無害化、減量化和資源化的有效處理方式，世界各國普遍采用這種垃圾處理技術(shù)，是目前解決城市垃圾圍城問題最為有效的手段。
3垃圾焚燒存在的問題
由于垃圾焚燒處理具有“無害化、資源化、減量化”的特點，因此近十年來在國內(nèi)得到快速的發(fā)展，但是由于我國目前各垃圾焚燒廠所焚燒的垃圾均是未進行過分類的垃圾，其組成成份相當復雜，既有可燃的塑料、木材、紙屑等，也有不可燃磚頭、瓦礫、金屬等。經(jīng)過焚燒處理后，生成的煙氣中含有Cl、NOx、SO2等酸性氣體，煙氣中所含的灰分性質(zhì)也比較粘，很容易粘附在受熱面管子表面，降低換熱效果，造成煙氣溫度偏高。這些酸性氣體不僅對大氣造成很大的污染，而且成為垃圾焚燒爐中致使高溫腐蝕出現(xiàn)的主要因素。在焚燒爐煙氣中含有濃度較高的Cl，對鐵及鐵化合物等均有腐蝕作用。已有多篇文獻指出氯化氫氣體對焚燒爐的焚燒設備本體有著很強的腐蝕作用。生活垃圾焚燒鍋爐與傳統(tǒng)的燃煤、燃油鍋爐相比較，其金屬受熱面因腐蝕導致事故頻率要高很多，占其汽水系統(tǒng)事故頻率第一位。
出于發(fā)電效益要求，目前垃圾焚燒鍋爐工質(zhì)已從低參數(shù)飽和蒸汽向中溫中壓過熱蒸汽參數(shù)過渡，這更加劇了高溫腐蝕的發(fā)生。因此，垃圾鍋爐既要滿足發(fā)電工質(zhì)參數(shù)要求，又要避免工質(zhì)過熱段金屬受熱面超溫，產(chǎn)生高溫腐蝕現(xiàn)象，認真探討垃圾鍋爐腐蝕成因并研究其防范對策，對垃圾焚燒鍋爐和整個電廠的安全運行，具有重要意義。
4Cl高溫腐蝕現(xiàn)象分析及危害
4.1Cl高溫腐蝕過程
氣相腐蝕反應可以是由不同的含氯物質(zhì)引起的，最普遍的是Cl和Cl2，前者是煙氣中的主要含氯物質(zhì)，氣相的Cl或Cl離子的存在會增大過熱器金屬的腐蝕率，在氧化環(huán)境中這種現(xiàn)象常被稱為活性氧化。普遍認為氯化物會引起正常情況下起保護作用的表面氧化物的損壞。關(guān)于Cl、Cl2腐蝕的簡要過程過程及機理如下：
（1）、2Fe+3Cl2=2FeCl3或2Fe+6Cl=2FeCl3+3H2；
（2）、4FeCl3+3O2=2Fe2O3+6Cl2
（3）、Fe2O3+6Cl=2FeCL3+3H2O
由于Fe與Cl2反應生成的中間產(chǎn)物FeCl2在高溫下為氣態(tài)，而FeCL3的熔點比較低，且易揮發(fā)，因此不斷隨煙氣被帶走，裸露出來的Fe與不斷補充過來的Cl、Cl2的反應一直持續(xù)進行，而且反應速率隨著反應溫度的升高而加快。
4.2Cl高溫腐蝕的危害
Cl高溫腐蝕的危害之一就是嚴重地阻礙了垃圾電站發(fā)電效率的提高。
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Cl對金屬的高溫腐蝕主要發(fā)生在兩個區(qū)域：（a）300一480℃區(qū)域（弱腐蝕發(fā)生域，生成氯化鐵、堿性鐵硫酸鹽等區(qū)域）；（b）550一700℃區(qū)域（強腐蝕發(fā)生域，氯化鐵氧化及堿性鐵硫酸鹽分解區(qū)城）。過熱器傳熱管金屬表面溫度為內(nèi)部蒸汽溫度+5一20℃左右，所以為了要防止腐蝕，蒸汽溫度區(qū)域上限為400℃左右，致使發(fā)電效率只有20%左右。Cl氣體對焚燒爐的焚燒設備本體及傳熱面都有著很強的腐蝕作用，根據(jù)經(jīng)驗表明，未采取有效保護措施的過熱器金屬的腐蝕速率達到1mm/y以上，嚴重的威脅到過熱器管的安全運行，是導致過熱器爆管停爐的主要原因。
5抗Cl高溫腐蝕的預防措施
有關(guān)煙氣中由于Cl而產(chǎn)生金屬高溫腐蝕問題，若按一般性的看法進行整理，可歸納如下3點：
（a）腐蝕速度隨煙氣中Cl濃度的增加而增大
（b）腐蝕的程度與管壁溫度有很大的關(guān)聯(lián)（管壁溫度越高腐蝕越劇烈）。
（c）采用抗腐蝕性的金屬，可以防治Cl腐蝕危害
在目前的情況下，抗CL高溫腐蝕采用的措施主要有以下幾個方面的措施：1.減少Cl的生成量；2.降低管壁溫度；3.過熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料。這幾種方法分別對應上述的幾個特點而制定的。
5.1減少Cl的生成量
進行垃圾分類預處理。分揀出塑料成份，降低含氯物質(zhì)，生成的Cl氣體含量就比較低，從一定程度上可以降低Cl腐蝕。
焚燒爐內(nèi)加添加劑。在焚燒爐內(nèi)添加生石灰、石灰石等物質(zhì)，吸收腐蝕性氣體Cl，降低高溫區(qū)域腐蝕性氣體濃度，從而緩解高溫腐蝕外，還能形成高熔點復合物。
5.2降低管壁溫度
管壁壁溫對腐蝕有相當大的影響（溫度越高腐蝕越劇烈）。所以降低管壁溫度為抗CL高溫腐蝕的有效措施之一。具體的方法有：
（1）嚴格限制鍋爐過熱器區(qū)域入口煙溫。過熱器因高溫腐蝕爆管，占垃圾鍋爐汽水系統(tǒng)事故頻率首位，煙氣溫度過高是重要原因。因燃料構(gòu)成不同，盡管電站鍋爐煙溫更高，高溫腐蝕不是主要防范因素，過熱器材質(zhì)主要選擇耐高溫合金鋼，其過熱器正常腐蝕限度小于0.lmm/a。而垃圾鍋爐過熱器腐蝕速度通常大于0.3mm/a，若不采取防范措施，其腐蝕速度會大于1mm/a。因而爐排型垃圾鍋爐過熱器大多數(shù)布置在第三煙道，入口端煙溫控制在650℃以下，必要時亦可在過熱器入口端煙道再布置一段蒸發(fā)器，可有效解決該區(qū)域煙溫過高問題。
（2）嚴格控制過熱器管壁溫度，是有效防止過熱器發(fā)生高溫腐蝕措施之一。合理計算過熱器受熱面，鍋爐減溫水流量調(diào)節(jié)精確、可靠，調(diào)節(jié)范圍盡可能工作在線性區(qū)：根據(jù)垃圾不同組分變化，爐排爐選擇合適料位和配風，盡量穩(wěn)定爐溫，避免過熱器管壁超溫。過熱器設計應避免選用鰭片型過熱器結(jié)構(gòu)，而采用光管結(jié)構(gòu)，適度富裕量，以減少管壁表面拈污幾率。
5.3過熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料
過熱器全部或高溫段采用新型耐高溫腐蝕材料，可有效延長過熱器使用壽命。（1）采用耐腐蝕高溫合金鋼。垃圾爐中的高溫腐蝕以Cl為主。耐Cl腐蝕的高溫合金鋼材料價格較貴，選用這類材料必須權(quán)衡材料消耗費用和使用壽命的得失，進行經(jīng)濟評價，以選擇經(jīng)濟性最佳的防腐方案。（2）熱噴涂耐腐蝕金屬涂層。用于防腐的金屬涂層能夠在管道與腐蝕介質(zhì)之間形成障礙層，從而起到保護作用，涂層在保護管道的同時自身會慢慢被腐蝕。
6結(jié)束語
綜上所述，加強對垃圾焚燒爐過熱器腐蝕問題的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的垃圾焚燒爐過熱器腐蝕應對過程中，應該加強對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。
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來源:《電力設備》 作者:楊德美
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