垃圾电厂焚烧炉高温腐蚀分析及防护技术-北极星固废网

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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。

2） S的腐蚀

硫的腐蚀主要是碱金属的热腐蚀，即Na3Fe(SO4)3及K3Fe(SO4)3的腐蚀。

3）高温腐蚀

高温的产生，一是锅炉实际运行温度越来越高，二是锅炉受热面的清灰不及时或清灰效果不佳，使得受热面的传热受阻，导致受热面的表面温度过高。高温腐蚀，与前述CL腐蚀、S腐蚀是相伴存在的。高温环境引发了CL2和HCL的产生，加速了腐蚀量和腐蚀速度。

4）高参数化的腐蚀问题

高参数化有两个方面的原因。

第一，垃圾热值在逐渐提高，超出了早期所建设的垃圾焚烧厂设计的额定值。以上海市生活垃圾为例，2010 年，生活垃圾焚烧厂的入炉垃圾低位热值为5862kJ/kg（1400kcal/kg），因此2010 ～ 2013 年上海新建的焚烧厂垃圾的低位热值设计点一般选取6700kJ/kg（1600kcal/kg）～ 7118kJ/kg（1700kcal/kg）。而近些年来垃圾热值有了大幅提高，目前上海城区生活垃圾的入炉垃圾热值已达到8356kJ/kg（2000kcal/kg）以上。

第二，近年来垃圾焚烧锅炉向大型化、高参数化发展。

5）腐蚀环境下的磨损

垃圾燃烧时产生的大量灰粉冲刷受热面管，使受热面管外表面受到不同程度的磨损。

在上述多重因素共同作用下，受热面管从外向内不断地被氧化、腐蚀和磨损，使之逐渐减薄，当承受不了管内汽水压力时发生爆管事故，造成发电机组非停。

过热器减薄现象

管路漏水

3、垃圾炉受热面常规表面防护措施

针对垃圾焚烧余热锅炉的腐蚀问题，国际上通常采用碳钢+Inconel625复合管、热喷涂、堆焊等方法来抑制或延缓腐蚀，提升材质抗腐蚀能力，主要是适合垃圾热值比较高的情况。在国外垃圾焚烧厂，水冷壁采用镍基材料堆焊极为普遍，特别是欧美国家，由于垃圾热值高达9540KJ左右，水冷壁堆焊防腐几乎是一个标配方案。

原标题：垃圾电厂焚烧炉高温腐蚀分析及防护技术

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