垃圾焚烧电厂坑顶防腐蚀处理和预防

李 军，陈 竹，严圣军

（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）

垃圾焚烧电厂坑顶防腐蚀处理和预防

李 军，陈 竹，严圣军

（中国天楹股份有限公司，江苏 南通 226600）

分析了导致垃圾坑顶腐蚀的机理，提出坑中的空气成分、相对湿度和温度是极为重要的3个要素。提出预防和解决垃圾坑顶防腐必须关注保温效果以及做好通风措施，例如设置多个吸风口以增加垃圾坑的吸风效果、加强屋顶的保温来提升垃圾坑夜晚和清晨的温度等，这为正在建设中的垃圾焚烧项目提供了很好的预防和启示作用。

生活垃圾；垃圾坑顶棚；防腐蚀；保温；湿度

垃圾焚烧发电厂原料为混合垃圾，由于垃圾在发酵过程中会产生大量的H2S、HF等腐蚀气体，对垃圾坑坑顶网架、屋顶造成腐蚀，这将极可能导致垃圾坑顶棚漏水坍塌，并被迫进行修缮更换，损害了垃圾坑的发酵环境，同时造成了垃圾坑渗沥液的增加。因此，有必要对已运营电厂发生腐蚀的情况进行处理，并对正在建设中的垃圾焚烧项目进行预防。

1 垃圾坑顶腐蚀的机理分析

1.1 钢结构的腐蚀反应

钢铁的腐蚀是自发的、不可避免的，但可控的过程。钢铁的腐蚀在绝大多数情况下是电化学腐蚀过程。钢材的腐蚀反应如下［1］：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2（1）

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3（2）

2 Fe（OH）2=Fe2O3+3H2O （3）

这里的Fe2O3就是人们常见的铁锈的主要成分。钢铁在大气环境中，表面吸附有氧气、水分等，加上溶有其他腐蚀性介质，就会形成电解溶液，由于金属表面化学性的不均匀，连通了能够发生电化腐蚀的微电池的两极。钢材的锈蚀产物氧化铁呈锈红色，是松散的物质，它会容留水分、氧气以及可溶性盐。图1为钢铁的腐蚀趋势。

图1 钢铁的腐蚀趋势

1.2 钢结构在垃圾坑顶部腐蚀条件

钢结构在垃圾坑顶部的腐蚀环境主要为大气腐蚀。大气腐蚀是金属处于表面水膜层下电化学腐蚀过程，这种水膜实质上是电解质水膜，它是由于空气中相对湿度大于一定数值时，空气中水汽在金属表面吸附凝聚及溶有空气中的污染物而形成。大气腐蚀类型有3个影响因素。

1）垃圾坑中的空气成分。空气的主要成分是不变的，但是由于垃圾堆放释放挥发性污染物，主要为硫化物、氮化物、碳化物、尘埃及少量的氯化物。这对金属在大气中的腐蚀影响很大。特别是垃圾中含有的二氧化硫（H2S） 吸附在钢铁表面，极易形成硫酸对钢铁腐蚀。另外垃圾坑内还有大量的尘埃，尘埃本身没有腐蚀性，但是它会吸附腐蚀性介质和水汽，冷凝后形成电解质溶液，进而腐蚀钢结构。

2）相对湿度。空气中水分在金属表面凝聚生成的水膜和空气中氧气通过水膜进入金属表面是发生大气腐蚀的最基本条件。相对湿度达到某一临界点时，水分在金属表面形成水膜，从而促进了电化学过程，表现出腐蚀速度迅速增加。由于国内的垃圾含水率较高，约55%。通常垃圾在垃圾坑内都要堆放7d左右，温度升高将有大量的水蒸气蒸发出来，更易于形成水膜，加速钢材的腐蚀。

3）温度。环境温度的变化影响着金属表面水汽的凝聚，也影响水膜中各种腐蚀气体和盐类的浓度，以及水膜的电阻等。

1.3 腐蚀现象

如果垃圾坑顶部没有做相应的保温和通风，特别是采用透明屋顶的情况下，白天温度高，空气中相对湿度较低，夜晚和清晨温度下降后，大气的水分就会在金属表面引起结露，形成水膜，加剧腐蚀。

2 腐蚀的处理途径

2.1 材料选用

1） 碳素钢。碳素钢耐腐蚀性较差，在大气、土壤、海水和甚至中性的淡水中都不耐腐蚀。碳和硫等元素对钢的腐蚀稳定性有着极大影响，将明显加速钢在大气中的腐蚀，必须进行必要的防腐措施。

2） 耐候钢。耐候钢的主要防腐蚀机理是借助其表面生成稳定的铁锈来阻止锈蚀向内部入侵。耐候钢在室内环境中使用较好，表面呈棕色，属于一种稳定的颜色。

3） 镀锌钢材。镀锌钢材在钢结构中适用广泛，常用镀锌钢材有热镀锌钢板、镀锌钢结构等。镀锌层防锈机理为：①形成致密的保护膜，防止环境中腐蚀介质与钢铁表面接触；②锌的阴极保护作用，这也是最重要的防锈作用。即使在锌层上出现局部的划伤，其周边的锌形成阳极游离出来，有防腐蚀电流流入钢铁表面，从而使钢铁受到电化学保护。

锌在一般大气环境中的腐蚀产物为碱式碳酸锌[ZnCO3·Zn（OH）2]，对锌层有一定的保护作用。但是，在垃圾坑大量的H2S环境中，由于受到含硫大气的影响，加上垃圾坑内的潮湿环境，生成的是溶于水的硫酸锌盐，很容易形成液滴，滴入垃圾坑中。所以，这种环境下的锌层腐蚀较快。

4）不锈钢。不锈钢并不是真的不会生锈，只是其耐腐蚀性要远高于其他钢铁，可用于强腐蚀环境中。由于加工性能和焊接性能较好，在建筑结构中常用的是奥氏体不锈钢，但不锈钢在富含Cl－的垃圾坑环境中会发生点蚀，需要进行涂层保护。

5）玻璃钢。玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。优点：轻质高强、耐腐蚀性能好；缺点：弹性模量低、长期耐温性差。

2.2 涂层保护

根据ISO12944-2—1998色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护第2部分环境的分类和垃圾坑状况，可将垃圾坑顶腐蚀环境划分在C4和C5-1之间［2-3］。详见表1。

表1 腐蚀环境（ISO12944-2）

涂料防护是一种价格适中、施工方便、效果显著且使用性强的防腐蚀方法［4］。鉴于垃圾坑空气环境的恶劣性，可以使用片状颜料，通过物理作用提高涂层的屏蔽性，隔绝水分和氧气的深入。片状颜料在涂层中能屏蔽水、氧和离子等腐蚀因子透过，切断涂层中的毛细孔。目前常用的涂片材料为云母氧化铁。可将腐蚀性气体，水蒸气和钢材进行隔离，即对钢材进行涂料保护。表2为已运营的老港项目垃圾坑顶状况调查。表3为正在建设中的安徽太和项目采用屋顶保温的方案。

表2 已运营焚烧项目垃圾坑顶状况调查

2.3 改善垃圾坑内的空气状况

由于垃圾坑顶部的空气成分无法改变，可以从相对湿度和温度上面做改善工作。①增加垃圾坑的吸风效果，设置多个吸风口［5］；②加强屋顶的保温来增加垃圾坑夜晚和清晨的温度［6］。

3 总结建议

由于垃圾的特殊性，对于垃圾坑顶必须进行有效的防腐蚀处理，其中对于网架和顶棚已成型且正在运行项目，顶棚内部进行涂料施工难度大。由于垃圾坑内水蒸气的结露主要发生在空气温度骤变的顶棚，可将垃圾坑网架（檩条） 定义为C4级别，顶棚内侧定义为C5-1级别，采用如下的防腐建议：

1）网架材料采用碳钢（最好采用不锈钢）进行表面喷砂SA2.5，涂料为“环氧富锌底漆50 μm+环氧中间漆100 μm+脂肪族聚氨酯面漆50 μm”。

2）顶棚材料采用不锈钢，内部涂料为“环氧/无机富锌底漆80 μm+环氧中间漆150 μm+脂肪族聚氨酯面漆50 μm”。同时外表面进行必要的保温，可参考常温水管保温标准。

3） 增加垃圾坑的吸风效果，设置多个吸风口，尽量吸收高湿度气体。

4）对垃圾坑顶棚外部进行保温处理。

［1］刘新，时虎.钢结构防腐蚀和防火涂装［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［2］ISO-12944色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护［S］. 1998.

［3］王受谦，杨淑贞.防腐蚀涂料与涂装技术［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［4］冯冬燕，钱兵，李军.东北地区高浓度垃圾渗滤液处理工艺分析［J］.资源节约与环保，2015（12）：83-84.

［5］李军，陈竹，王占磊.生活垃圾焚烧厂引风机选用方案的比较［J］.环境卫生工程，2011，19（5）：21-22.

［6］钱兵，李军，周圣庆.市政污泥与生活垃圾共处理工艺及其应用［J］.环境卫生工程，2015，23（5）：71-73.

Treatment and Prevention of Anti-corrosion for the Top of Waste Bunker in Waste Incineration Power Plant

Li Jun，Chen Zhu，Yan Shengjun
（China Tianying Inc，Nantong Jiangsu 226600）

We analyzed the mechanism of ceiling of waste bunker corrosion and proposed three essential factors of air composition，relative humidity and temperature.Finally，We put forward that in order to prevent and solve waste bunker anti-corrosion，it should care about the insulation effect and make a good job of ventilation measures，such assetting a plurality of suction inletsto increase the air suction effect in waste bunker，and strengthening the roof insulation to increase the waste bunker temperature in the morning and night，which gives good prevention and inspiration for the waste incineration projects under construction.

domestic waste；ceiling ofwaste bunker；anti-corrosion；thermal insulation；humidity

X705

A

1005-8206（2017）01-0030-03

李军（1979—），高级工程师，主要从事垃圾焚烧发电项目主焚烧线设备的设计工作。

2016-06-22