垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀分析与解决对策

（深圳市能源环保有限公司，深圳 518000）

0 引言

锅炉水冷壁是发电机组安全运行的重要保障，我国大多数垃圾发电厂为了控制氮氧化合物的排放量，开始利用科学技术增加锅炉的容量和参数，但由于锅炉系统未发生变化，锅炉内部采用的低氮燃烧和分级燃烧方式，会在水冷壁周边发生还原反应，导致锅炉水冷壁腐蚀愈加严重，给垃圾发电厂造成巨大经济损失。

1 锅炉水冷壁腐蚀现状及原因

我国垃圾发电厂使用的锅炉水冷壁的主要材质是碳钢，钢中的碳（FeC3）为阳极、铁（Fe）为阴极，是炉水发生微电池活动的必要条件，具体反映过程为：阳极反应是Fe－2e→Fe2＋；当炉水呈酸性时，阴极反应是2H＋＋2e→H2↑，当炉水呈碱性时，阴极反应是O2＋2H2O＋4e→4OH－，在实际燃烧过程中，炉水应当维持在微碱性[1]。在运行系统中发生的反应是能够产生腐蚀效果的电化学反应：2Fe＋O2＋2H2O→2Fe（OH）2，其中氧是重要反应条件，如果没有氧气释放可以与阳极铁相连接的电子，该反应就会达到平衡，腐蚀反应会随之停止，但实际生产过程中，炉水中含有大量氧气，这就导致锅炉内部的电化学腐蚀反应不断进行，最终使得水冷壁被严重腐蚀。

2 有效解决措施

2.1 严格控制炉水水质

2.1.1 大气式热力除氧自动控制

传统运行系统影响下，当锅炉内部水温达到100 ℃时，炉水的蒸汽分压力就会急剧增加，致使炉水上空氧气所占的压力百分比迅速减少，导致水中能够溶解氧的物质含量无限趋于零，从而造成水冷壁的腐蚀。因此，垃圾发电厂应当革新锅炉运行系统，实现电气自动化发展，例如利用大气式热力除氧自动控制保证炉水水质，根据除氧器内部压力判查沸点，努力将温度控制在高于相对压力下沸点温度2 ℃或3 ℃，以此来实现最佳除氧效果。另外，发电厂还要注意水量调节问题和加热蒸汽量问题，电气自动化系统能够对除氧器内部水温的沸腾状态进行科学控制，传统的水温调节系统经常会出现水量和温度不符合标准的情况，需要工作人员进行手动辅助，而电气自动化系统却能够保证加热蒸汽阀门自行进行通气加热，保证解析气体能够被顺畅排除。再者，发电厂要保持除氧器压力稳定，电气自动化系统能够根据现场情况对除氧头排气阀门的开度进行调整，保证除氧器的补充水量始终处于连续稳定状态，以此来避免因外界空气进入除氧器而影响最终除氧效果。

2.1.2 化学处理与自动化有机结合

在经过热力除氧工作后，锅炉的炉水中仍旧含有一定量的溶解氧，通常情况下，溶解量保持在50 μg/L及以上，而想要避免水冷壁出现腐蚀现象，溶解氧需要在7 μg/L以内。因此，垃圾发电厂可以将化学方法与电气自动化系统有机融合，实现锅炉炉水的自动化处理。传统垃圾发电厂一般会通过对炉水添加联氨来降低溶解氧的含量，但是锅炉产出的蒸汽多数会被应用到生产和生活中，而联氨又含有一定毒素，所以这种方式应当尽早被二甲基酮肟取代。二甲基酮肟在常温下是一种无毒的无色液体，水溶性呈中性且无污染，在大气压力为0.1 MPa时，其熔点为60 ℃、沸点134.8 ℃。二甲基酮肟具有较强的吸水性，与溶解氧发生的还原反应为2C3H7N0＋O2→2C3H6CO+N2O+H2O和4（CH3）2C=N-0H+O2→4（CH3）2C=O+2N2＋H2O，反应产物N2和H2O对锅炉水冷壁无害，可以避免水冷壁管内发生氧腐蚀。

2.2 控制锅炉腐蚀区温度

2.2.1 过热器出口蒸汽温度自动控制

垃圾发电厂的锅炉在运行过程中，其过热器出口的蒸汽温度偏差通常不会超过5 ℃，而屏式过热器出口的蒸汽温度偏差不会超过10 ℃，如果发电厂实现锅炉电气自动化，就能够科学控制锅炉内部温度高点，实现降低蒸汽温度偏差、有效避免因锅炉膛热工况扰动而造成水冷壁受热面超温等现象[2]。

2.2.2 停机温度变化率自动控制

垃圾发电厂应当利用电气自动化系统对停机温度变化进行科学控制。当锅炉出现紧急停机事故时，电气自动化系统能够在10分钟之内完成锅炉内部停风工作，并同时关闭引风、送风、出风等多个通风渠道，从而保证焖炉效率，避免锅炉水冷壁因温度骤然下降而出现爆管和裂缝。当燃烧工作完成之后，电气自动化系统还可以对锅炉内部多个元件的温度进行控制，例如调整高温再热器和屏式过热器的入口烟温度，使锅炉降温速率保持在3 ℃/min，从而避免因降温过急而造成水冷壁损坏。

2.2.3 热启动过程自动控制

垃圾发电厂想要做好锅炉水冷壁的抗腐蚀工作，就必须做好热启动过程自动化控制和蒸汽自动化控制工作。在热启动过程中，发电厂要严格遵循自动化控制标准，保证自动化系统能够根据锅炉的不同执行状态进行温度控制，保证水冷壁受热面的金属温度与蒸汽温度相差无几，促使通风系统与其他系统相互同步。

2.2.4 炉内元素含量控制

影响锅炉水冷壁腐蚀程度的主要因素是炉内元素含量。如果燃煤含有较高的硫含量，在燃烧时就会产生高浓度的腐蚀介质，导致水冷壁被腐蚀，所以发电厂应选用含硫量较低的高品质燃煤，尽量降低腐蚀介质生成，从而降低水冷壁腐蚀程度。

2.3 提高锅炉制作材料等级

2.3.1 创新自动燃烧器

改造燃烧器设备是解决锅炉水冷壁腐蚀问题的有效措施之一。对此，垃圾发电厂可以将燃烧器与电气自动化系统相结合，将切圆直径缩小，并在燃烧器中安装自动侧边风。从而保证改造后的自动燃烧器能够科学调节锅炉内部燃烧情况，降低燃烧物发生还原反应所产生的还原氛围对水冷壁的影响，避免水冷壁被未燃烧的颗粒不断冲刷。

2.3.2 更换制作材料

垃圾发电厂还可以利用更换制作材料的方法来延缓、抑制锅炉水冷壁的腐蚀。尽管发电厂可以利用电气自动化系统降低锅炉水冷壁的腐蚀情况，但是如若锅炉水冷壁本身材质质量较差，同样会影响抗腐蚀效果。由于安装锅炉水冷壁管时，必须要对其进行现场焊接，而现场焊接基本上没有条件和时间对焊接缝进行焊后热处理，使得锅炉水冷壁在长时间使用后出现爆管现象。因此，垃圾发电厂应着重考虑制作材料是否具备抗高温氯、硫、氮腐蚀的能力，最好采用抗高温腐蚀能力较强的合金材料。

2.3.3 喷涂防护材料

垃圾发电厂主要是利用焚烧垃圾来实现发电，而垃圾中通常含有大量的氯元素、硫元素，如果想要提高锅炉水冷壁的抗腐蚀能力，发电厂可以采用对锅炉水冷壁喷涂防护材料的方式来实现延缓、抑制腐蚀现象。例如，采用热喷涂方式喷涂含有铬（Cr）元素和镍（Ni）元素的材料[3]。

3 结束语

综上所述，影响垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀的主要因素是运行系统、锅炉材质。为了提高锅炉的工作效率，降低水冷壁腐蚀程度，垃圾发电厂应当努力研发电气自动化运行系统，实现自动化处理，提高水冷壁材料等级，改善易腐蚀区温度和被动防护角度，从而提升水冷壁的抗腐蚀能力，增加发电厂的经济效益。