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垃圾焚烧炉过热器腐蚀分析与解决对策

北极星环保网来源:电力设备 杨德美2018/3/23 10:06:41我要投稿
所属行业: 固废处理  关键词:垃圾焚烧炉 生活垃圾 垃圾处理

北极星环保网讯:近年来,垃圾焚烧炉过热器腐蚀问题得到了业内的广泛关注,研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述,分析了垃圾焚烧存在的问题。在探讨Cl高温腐蚀现象及危害的基础上,结合相关实践经验,分别从多个角度与方面提出了抗Cl高温腐蚀的预防措施,阐述了个人对此的几点看法与认识,望有助于相关工作的实践。

1前言

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。

2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。垃圾中的可燃物在焚烧中基本上变为了可利用的热能。

根据城市发展程度及地理位置、生活习惯不同,垃圾的热值有所不同,一般用于焚烧的垃圾要求低位热值大于4180KJ/Kg,吨垃圾发电量一般在250kwh/t以上(随热值的提高而增加)。另外,由于垃圾焚烧后的尾气经过了严格的净化处理,因此对环境的污染被控制到了最低。

因此,垃圾焚烧处理的特点是处理量大、减量效果好、无害化彻底,且有热能回收作用,是真正实现垃圾处理的“无害化、资源化、减量化”的技术手段。因此,对生活垃圾实行焚烧处理是无害化、减量化和资源化的有效处理方式,世界各国普遍采用这种垃圾处理技术,是目前解决城市垃圾围城问题最为有效的手段。

3垃圾焚烧存在的问题

由于垃圾焚烧处理具有“无害化、资源化、减量化”的特点,因此近十年来在国内得到快速的发展,但是由于我国目前各垃圾焚烧厂所焚烧的垃圾均是未进行过分类的垃圾,其组成成份相当复杂,既有可燃的塑料、木材、纸屑等,也有不可燃砖头、瓦砾、金属等。经过焚烧处理后,生成的烟气中含有Cl、NOx、SO2等酸性气体,烟气中所含的灰分性质也比较粘,很容易粘附在受热面管子表面,降低换热效果,造成烟气温度偏高。

这些酸性气体不仅对大气造成很大的污染,而且成为垃圾焚烧炉中致使高温腐蚀出现的主要因素。在焚烧炉烟气中含有浓度较高的Cl,对铁及铁化合物等均有腐蚀作用。已有多篇文献指出氯化氢气体对焚烧炉的焚烧设备本体有着很强的腐蚀作用。生活垃圾焚烧锅炉与传统的燃煤、燃油锅炉相比较,其金属受热面因腐蚀导致事故频率要高很多,占其汽水系统事故频率第一位。

出于发电效益要求,目前垃圾焚烧锅炉工质已从低参数饱和蒸汽向中温中压过热蒸汽参数过渡,这更加剧了高温腐蚀的发生。因此,垃圾锅炉既要满足发电工质参数要求,又要避免工质过热段金属受热面超温,产生高温腐蚀现象,认真探讨垃圾锅炉腐蚀成因并研究其防范对策,对垃圾焚烧锅炉和整个电厂的安全运行,具有重要意义。

4Cl高温腐蚀现象分析及危害

4.1Cl高温腐蚀过程

气相腐蚀反应可以是由不同的含氯物质引起的,最普遍的是Cl和Cl2,前者是烟气中的主要含氯物质,气相的Cl或Cl离子的存在会增大过热器金属的腐蚀率,在氧化环境中这种现象常被称为活性氧化。普遍认为氯化物会引起正常情况下起保护作用的表面氧化物的损坏。关于Cl、Cl2腐蚀的简要过程过程及机理如下:

(1)、2Fe+3Cl2=2FeCl3或2Fe+6Cl=2FeCl3+3H2;

(2)、4FeCl3+3O2=2Fe2O3+6Cl2

(3)、Fe2O3+6Cl=2FeCL3+3H2O

由于Fe与Cl2反应生成的中间产物FeCl2在高温下为气态,而FeCL3的熔点比较低,且易挥发,因此不断随烟气被带走,裸露出来的Fe与不断补充过来的Cl、Cl2的反应一直持续进行,而且反应速率随着反应温度的升高而加快。

4.2Cl高温腐蚀的危害

Cl高温腐蚀的危害之一就是严重地阻碍了垃圾电站发电效率的提高。

Cl对金属的高温腐蚀主要发生在两个区域:(a)300一480℃区域(弱腐蚀发生域,生成氯化铁、碱性铁硫酸盐等区域);(b)550一700℃区域(强腐蚀发生域,氯化铁氧化及碱性铁硫酸盐分解区城)。过热器传热管金属表面温度为内部蒸汽温度+5一20℃左右,所以为了要防止腐蚀,蒸汽温度区域上限为400℃左右,致使发电效率只有20%左右。Cl气体对焚烧炉的焚烧设备本体及传热面都有着很强的腐蚀作用,根据经验表明,未采取有效保护措施的过热器金属的腐蚀速率达到1mm/y以上,严重的威胁到过热器管的安全运行,是导致过热器爆管停炉的主要原因。

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