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(yù)防措施，闡述了個人對此的幾點看法與認(rèn)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(yīng)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(jìn)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)榱丝衫玫臒崮堋８鶕?jù)城市發(fā)展程度及地理位置、生活習(xí)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(yán)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(jìn)行過分類的垃圾，其組成成份相當(dāng)復(fù)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(xiàn)指出氯化氫氣體對焚燒爐的焚燒設(shè)備本體有著很強(qiáng)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(dǎo)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(rèn)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(yīng)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(rèn)為氯化物會引起正常情況下起保護(hù)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(jī)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(yīng)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(yīng)一直持續(xù)進(jìn)行，而且反應(yīng)速率隨著反應(yīng)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(yán)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(qiáng)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(shè)備本體及傳熱面都有著很強(qiáng)的腐蝕作用，根據(jù)經(jīng)驗表明，未采取有效保護(hù)措施的過熱器金屬的腐蝕速率達(dá)到1mm/y以上，嚴(yán)重的威脅到過熱器管的安全運行，是導(dǎo)致過熱器爆管停爐的主要原因。
5抗Cl高溫腐蝕的預(yù)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(jìn)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(yīng)上述的幾個特點而制定的。
5.1減少Cl的生成量
進(jìn)行垃圾分類預(yù)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(fù)合物。
5.2降低管壁溫度
管壁壁溫對腐蝕有相當(dāng)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(yán)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(yán)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(fēng)，盡量穩(wěn)定爐溫，避免過熱器管壁超溫。過熱器設(shè)計應(yīng)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價，以選擇經(jīng)濟(jì)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(hù)作用，涂層在保護(hù)管道的同時自身會慢慢被腐蝕。
6結(jié)束語
綜上所述，加強(qiáng)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(yīng)對過程中，應(yīng)該加強(qiáng)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(xué)性。
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來源:《電力設(shè)備》 作者:楊德美
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