垃圾焚烧炉中防止高温腐蚀和低温腐蚀的措施

徐陈（瀚蓝工程技术有限公司，广东 佛山528225）

0 引言

城市垃圾是导致城市污染的主要源头，通过垃圾焚烧炉设备进行处理，可以很好的控制垃圾的总量，还能够实现热能循环利用，具有重要的战略意义。但是，在具体使用过程中，由于长期处于复杂的工艺环境当中，垃圾焚烧炉很容易出现腐蚀损坏的问题，影响到正常运行，同时也带来了更高的生产使用成本。为了进一步分析垃圾焚烧炉避免腐蚀的策略，现就垃圾焚烧炉腐蚀情况介绍如下。

1 垃圾焚烧炉腐蚀概述

目前，我国的垃圾焚烧处理要求需要满足无害化、减量化以及资源化的要求。垃圾焚烧炉作为一种应用较为广泛的设备，不但可以实现减重减容的目的，同时也可以将大量的热能转化为蒸汽进而形成电力资源，这也使得垃圾能源的效益达到最大化。垃圾焚烧炉使用过程中，经常会出现内部腐蚀损坏的问题，根据发生腐蚀的原因以及温度条件，可以划分为高温腐蚀、低温腐蚀两种类型。垃圾焚烧炉发生腐蚀往往与垃圾的种类，烟气温度具有密切的关系，相比于传统的燃煤锅炉设备而言，垃圾焚烧炉更容易出现腐蚀损坏的问题。

2 垃圾焚烧炉防止高温腐蚀的途径

垃圾焚烧炉高温腐蚀是出现率较高且处理难度较大的腐蚀因素，现分别讨论如下。

2.1 过热器高温腐蚀

根据相关研究显示，过热器高温腐蚀问题的控制主要与氧气含量、过热器材料以及灰分三个方面相关。根据过热器高温腐蚀的发生机理我们不难发现，各种氯化物会对金属物金属管产生腐蚀影响，而氯化物的主要来源就是挥发性氯，比如说各种塑料制品、合成垃圾当中的聚乙烯以及人造革、泡沫等等，这些材料都具有大量的有机氯。另外，厨房垃圾当中包括的氯化钠、氯化钾材料也会提供大量的无机氯，这些物质在燃烧后都会产生大量的氯，进而使得锅炉内部的受热面出现腐蚀加剧的情况。根据焚烧炉内部的烟气温度与腐蚀速度关系研究情况来看，壁温达到450℃后，腐蚀的速度会快速上升，在达到600℃时处于腐蚀高峰，随着温度继续增加，腐蚀速度才开始减弱。根据高温腐蚀的发生原因，其中的氯化铁与氧气反应后会形成稳定的三氧化二铁，该材料是致密的保护膜，使得本区域不再氧化后，氧气会与其他部分进行反应，直到氧气被耗尽为止。根据这个技术原理，为了避免内部形成氧化还原的反应氛围，在垃圾焚烧炉设计过程，应该尽可能避免高空气系数，这是由于较大的空气量会进一步增加烟气当中的腐蚀气体含量，同时风机的运行成本也会增加，所以氧气量控制是垃圾焚烧炉设计中必须要考虑的问题；过热器材料选择也是减轻高温腐蚀的重要途径。通过调整锅炉的蒸汽设计参数和控制高温过热器入口烟气温度，能够有效降低高温腐蚀的影响。随着科学技术的发展，目前一些先进的垃圾焚烧炉生产厂家开始采用新型耐腐蚀材料来进行过热器的结构设计，比如说我国的某厂家对蒸汽炉参数进行了调整，选择4.0Mpa，450℃的设计参数，过热器的管材为12Cr1MOVG，在烟气入口温度不超过600℃的情况下选择该材料，能够有效延长垃圾焚烧炉的使用寿命。另外，国外一些厂家选择825镍基管来作为过热器的材料，该材料的稳定性较高，但是成本也十分昂贵，不适合国内的垃圾焚烧炉使用环境。通过表面喷涂技术来进行镍基合金喷涂，也能够达到相似的效果，成本可以得到有效的控制，但是随着时间推移，表面涂层可能会出现脱落，所以实际寿命会较差；清灰也是垃圾焚烧炉腐蚀防护的重要技术手段之一，这是由于锅炉的受热面运行过程中存在大量的飞灰结构，这些飞灰结构形成内部致密、外部松散的特征后，会与烟气氛围、温度共同组成新的腐蚀结构，随着附着层的不断增加，腐蚀效率也会相应的增加。为了解决这个问题，根据高温过热器结构的不同，一般选择纯蒸汽吹灰的方式，或者蒸汽吹灰器加机械振打的方式清灰。。

2.2 水冷壁高温腐蚀

水冷壁高温腐蚀问题的发生需要满足三个方面的条件，第一个是水冷壁内部具有氧化还原氛围，第二个是烟气中存在氯化物与硫化物，第三个是水冷壁的温度达到腐蚀标准要求。目前，我国的中大型城市的生活垃圾热值整体不高，为了确保烟气当中的温度能够达到环保技术指标，所以大多数的垃圾焚烧炉炉膛都设计为绝热炉膛模式，水冷壁的内部会敷设耐火浇注料，这样就可以避免炉膛与烟气直接接触。但是，随着生活质量的不断改善，近些年来一些城市的垃圾焚烧热值也在不断的上升，这也使得垃圾焚烧炉的参数设计水平提出了更高的要求，在后期的焚烧炉防腐蚀设计中，水冷壁的高温腐蚀会变得越来越严峻，需要重点进行对待。

根据这个特征，我们要想做好水冷壁高温防腐蚀处理，就需要同时做好如下几个方面的工作：其一，科学设计焚烧炉的炉膛形状与结构类型，使用过量空气系数来进行合理配置，强化烟气的扰动并做好炉膛内的停留时间设计，这样一来炉膛内部的烟气成分会更合理，同时也避免了不完全燃烧问题；其二，采用膜式水冷壁结构进行设计，能够尽可能的靠近炉膛的上部来进行处理。这个过程中可以借助于热喷涂处理的方式来进行防腐材料的设置，通过防腐材料与外部直接接触的方式来降低腐蚀带来的影响。国内很多项目已经在未覆盖浇注料水冷壁处堆焊镍基合金（INCONEL625），以此来延长垃圾焚烧炉水冷壁的使用寿命，使用效果很好，基本能保证十年的使用寿命。

3 垃圾焚烧炉防止低温腐蚀的途径

垃圾焚烧炉在使用过程中，省煤器是最容易出现低温腐蚀的区域，由于采用逆流换热模式，省煤器入口处易产生低温腐蚀。壁温为120℃～150℃时，腐蚀的速度会加快。根据其发生腐蚀的基本特征，可以判断为电化学腐蚀，主要是由于烟气当中本身存在大量的硫化氢以及二氧化硫气体，在露点当中遭遇到水分，形成了强酸液体，进而对受热部分进行腐蚀。为了避免该类型的低温腐蚀，需要对锅炉内部的排烟温度进行合理设置，这样就可以有效降低低温腐蚀带来的影响。一般来说，将排烟温度控制上升后，可以使得金属温度在150℃以上，此时腐蚀的效率会下降。如果是不设烟气的尾部结构，可以进行省煤器的布置，此时要求做好给水温度的设置，适当提升给水温度有助于降低腐蚀影响。所以，垃圾焚烧余热锅炉省煤器入口水温一般是130℃，在排烟温度190℃的情况下，能保证省煤器壁温高于150℃。同时，我们可以适当增加低温省煤器的管子壁厚，和设计省煤器旁路或是采用给水预热器的方式，可有效的防止低温腐蚀。

4 结语

综上所述，垃圾焚烧炉在城市垃圾处理中扮演着重要的角色，但是由于其需要面对十分复杂的工作环境，所以必然会出现高温腐蚀、低温腐蚀等情况。为了减缓高低温腐蚀带来的负面影响，延长垃圾焚烧炉的实际使用寿命，需要对其实际的使用环境进行科学分析，并找到出现腐蚀的原因，针对性的进行解决。本次研究中重点对过热器、水冷壁的高温腐蚀原因、腐蚀防护手段进行了探讨，并对省煤器的低温腐蚀处理内容进行了探讨，希望可以为垃圾焚烧炉的合理应用提供思路与借鉴。