摘要：垃圾焚燒發(fā)電是實(shí)現(xiàn)城市垃圾無(wú)害化、減量化和資源化處理的一種有效方法，目前正得到大力的推廣。焚燒發(fā)電具有工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，垃圾處理速度快，處理量大。但是由于垃圾成份相當(dāng)復(fù)雜，用于焚燒垃圾的焚燒爐存在非常嚴(yán)重的磨損、腐蝕現(xiàn)象，在腐蝕現(xiàn)象中以高溫過(guò)熱器管的腐蝕問(wèn)題最為嚴(yán)重。本文主要就這個(gè)問(wèn)題展開(kāi)討論并提出預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒爐；高溫過(guò)熱器管腐蝕；措施

一、垃圾焚燒發(fā)電工藝原理垃圾焚燒發(fā)電是將垃圾放在焚燒爐中進(jìn)行燃燒，釋放出熱能，余熱回收加熱給水變成蒸汽，蒸汽在汽輪機(jī)中推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)做功，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為電能，釋放熱能后的煙氣經(jīng)凈化系統(tǒng)處理后排放，從而將垃圾由“廢物”變?yōu)榭衫玫摹百Y源”。隨著各種爐型技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用廣泛開(kāi)展，爐排式垃圾焚燒爐以適應(yīng)性強(qiáng)，處理比較徹底的優(yōu)勢(shì)正成為目前國(guó)內(nèi)垃圾焚燒的主流工藝。隨著技術(shù)的不斷的提高和發(fā)展，我國(guó)焚燒爐的垃圾處理容量也不斷的提高，從初期的150t/d 提高到現(xiàn)在的750t/d，規(guī)模日趨增大。

二、垃圾焚燒發(fā)電的特點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，垃圾經(jīng)焚燒處理后殘余的固體廢物約占20%（爐渣約占15%，飛灰約占5%），考慮爐渣的綜合利用因素，減量化效果更為顯著。這相比于垃圾填埋處理要永久性占用土地來(lái)說(shuō)節(jié)約了大量的土地資源。垃圾中的可燃物在焚燒中基本上變?yōu)榱丝衫玫臒崮堋８鶕?jù)城市發(fā)展程度及地理位置、生活習(xí)慣不同，垃圾的熱值有所不同，一般用于焚燒的垃圾要求低位熱值大于4180KJ/Kg，垃圾發(fā)電量一般在250kwh/t 以上（隨熱值的提高而增加）。另外，由于垃圾焚燒后的尾氣經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的凈化處理，因此對(duì)環(huán)境的污染被控制到了最低。因此，垃圾焚燒處理的特點(diǎn)是處理量大、減量效果好、無(wú)害化徹底，且有熱能回收作用，是真正實(shí)現(xiàn)垃圾處理的“無(wú)害化、資源化、減量化”的技術(shù)手段。因此，對(duì)生活垃圾實(shí)行焚燒處理是無(wú)害化、減量化和資源化的有效處理方式，世界各國(guó)普遍采用這種垃圾處理技術(shù)，是目前解決城市垃圾圍城問(wèn)題最為有效的手段。

三、垃圾焚燒存在的問(wèn)題由于垃圾焚燒處理具有“無(wú)害化、資源化、減量化”的特點(diǎn)，因此近十年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到快速的發(fā)展，但是由于我國(guó)目前各垃圾焚燒廠所焚燒的垃圾均是未進(jìn)行過(guò)分類的垃圾，其組成成份相當(dāng)復(fù)雜，既有可燃的塑料、木材、紙屑等，也有不可燃磚頭、瓦礫、金屬等。經(jīng)過(guò)焚燒處理后，生成的煙氣中含有HCI、NOx、SO2等酸性氣體，煙氣中所含的灰分性質(zhì)也比較粘，很容易粘附在受熱面管子表面，降低換熱效果，造成煙氣溫度偏高。這些酸性氣體不僅對(duì)大氣造成很大的污染，而且成為垃圾焚燒爐中致使高溫腐蝕出現(xiàn)的主要因素。在焚燒爐煙氣中含有濃度較高的HCl，對(duì)鐵及鐵化合物等均有腐蝕作用。已有多篇文獻(xiàn)指出氯化氫氣體對(duì)焚燒爐的焚燒設(shè)備本體有著很強(qiáng)的腐蝕作用。生活垃圾焚燒鍋爐與傳統(tǒng)的燃煤、燃油鍋爐相比較，其金屬受熱面因腐蝕導(dǎo)致事故頻率要高很多，占其汽水系統(tǒng)事故頻率第一位。

出于發(fā)電效益要求，目前垃圾焚燒鍋爐工質(zhì)已從低參數(shù)飽和蒸汽向中溫中壓過(guò)熱蒸汽參數(shù)過(guò)渡，這更加劇了高溫腐蝕的發(fā)生。

因此，垃圾鍋爐既要滿足發(fā)電工質(zhì)參數(shù)要求，又要避免工質(zhì)過(guò)熱段金屬受熱面超溫，產(chǎn)生高溫腐蝕現(xiàn)象，認(rèn)真探討垃圾鍋爐腐蝕成因并研究其防范對(duì)策，對(duì)垃圾焚燒鍋爐和整個(gè)電廠的安全運(yùn)行，具有重要意義。

四、HCI 高溫腐蝕現(xiàn)象分析及危害1、HCI 高溫腐蝕過(guò)程氣相腐蝕反應(yīng)可以是由不同的含氯物質(zhì)引起的，最普遍的是HCI 和C12，前者是煙氣中的主要含氯物質(zhì)，氣相的HCI 或CI 離子的存在會(huì)增大過(guò)熱器金屬的腐蝕率，在氧化環(huán)境中這種現(xiàn)象常被稱為活性氧化。普遍認(rèn)為氯化物會(huì)引起正常情況下起保護(hù)作用的表面氧化物的損壞。關(guān)于HCI、Cl2 腐蝕的簡(jiǎn)要過(guò)程過(guò)程及機(jī)理如下：（1）、2Fe+3Cl2=2FeCl3 或2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2；（2）、4FeCl3+3O2=2Fe2O3+6Cl2（3）、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O由于Fe 與Cl2 反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物FeCl2 在高溫下為氣態(tài)，而FeCl3 的熔點(diǎn)比較低，且易揮發(fā)，因此不斷隨煙氣被帶走，裸露出來(lái)的Fe 與不斷補(bǔ)充過(guò)來(lái)的HCI、Cl2 的反應(yīng)一直持續(xù)進(jìn)行，而且反應(yīng)速率隨著反應(yīng)溫度的升高而加快。

2、HCI 高溫腐蝕的危害HCI 高溫腐蝕的危害之一就是嚴(yán)重地阻礙了垃圾電站發(fā)電效率的提高。HCI 對(duì)金屬的高溫腐蝕主要發(fā)生在兩個(gè)區(qū)域：（a）300 一480℃區(qū)域（弱腐蝕發(fā)生域，生成氯化鐵、堿性鐵硫酸鹽等區(qū)域）；（b）550 一700℃區(qū)域（強(qiáng)腐蝕發(fā)生域，氯化鐵氧化及堿性鐵硫酸鹽分解區(qū)城）。過(guò)熱器傳熱管金屬表面溫度為內(nèi)部蒸汽溫度+5 一20℃左右，所以為了要防止腐蝕，蒸汽溫度區(qū)域上限為400℃左右，致使發(fā)電效率只有20%左右。HCI 氣體對(duì)焚燒爐的焚燒設(shè)備本體及傳熱面都有著很強(qiáng)的腐蝕作用，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，未采取有效保護(hù)措施的過(guò)熱器金屬的腐蝕速率達(dá)到1mm/y 以上，嚴(yán)重的威脅到過(guò)熱器管的安全運(yùn)行，是導(dǎo)致過(guò)熱器爆管停爐的主要原因。

五、抗HCI 高溫腐蝕的預(yù)防措施有關(guān)煙氣中由于HCI 而產(chǎn)生金屬高溫腐蝕問(wèn)題，若按一般性的看法進(jìn)行整理，可歸納如下3 點(diǎn)：（a）腐蝕速度隨煙氣中HCI 濃度的增加而增大（b）腐蝕的程度與管壁溫度有很大的關(guān)聯(lián)（管壁溫度越高腐蝕越劇烈）。

（c）采用抗腐蝕性的金屬，可以防治HCI 腐蝕危害在目前的情況下，抗HCI 高溫腐蝕采用的措施主要有以下幾個(gè)方面的措施：1.減少HCI 的生成量；2.降低管壁溫度；3.過(guò)熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料。這幾種方法分別對(duì)應(yīng)上述的幾個(gè)特點(diǎn)而制定的。

1、減少HCI 的生成量進(jìn)行垃圾分類預(yù)處理。分揀出塑料成份，降低含氯物質(zhì)，生成的HCI 氣體含量就比較低，從一定程度上可以降低HCI 腐蝕。

焚燒爐內(nèi)加添加劑。在焚燒爐內(nèi)添加生石灰、石灰石等物質(zhì)，吸收腐蝕性氣體HCI，降低高溫區(qū)域腐蝕性氣體濃度，從而緩解高溫腐蝕外，還能形成高熔點(diǎn)復(fù)合物。

2、降低管壁溫度管壁壁溫對(duì)腐蝕有相當(dāng)大的影響（溫度越高腐蝕越劇烈）。

所以降低管壁溫度為抗HCI 高溫腐蝕的有效措施之一。具體的方法有：（1）嚴(yán)格限制鍋爐過(guò)熱器區(qū)域入口煙溫。過(guò)熱器因高溫腐蝕爆管，占垃圾鍋爐汽水系統(tǒng)事故頻率首位，煙氣溫度過(guò)高是重要原因。因燃料構(gòu)成不同，盡管電站鍋爐煙溫更高，高溫腐蝕不是主要防范因素，過(guò)熱器材質(zhì)主要選擇耐高溫合金鋼，其過(guò)熱器正常腐蝕限度小于0.lmm/a。而垃圾鍋爐過(guò)熱器腐蝕速度通常大于0.3mm/a，若不采取防范措施，其腐蝕速度會(huì)大于1mm/a。因而爐排型垃圾鍋爐過(guò)熱器大多數(shù)布置在第三煙道，入口端煙溫控制在650℃以下，必要時(shí)亦可在過(guò)熱器入口端煙道再布置一段蒸發(fā)器，可有效解決該區(qū)域煙溫過(guò)高問(wèn)題。

（2）嚴(yán)格控制過(guò)熱器管壁溫度，是有效防止過(guò)熱器發(fā)生高溫腐蝕措施之一。合理計(jì)算過(guò)熱器受熱面，鍋爐減溫水流量調(diào)節(jié)精確、可靠，調(diào)節(jié)范圍盡可能工作在線性區(qū)：根據(jù)垃圾不同組分變化，爐排爐選擇合適料位和配風(fēng)，盡量穩(wěn)定爐溫，避免過(guò)熱器管壁超溫。過(guò)熱器設(shè)計(jì)應(yīng)避免選用鰭片型過(guò)熱器結(jié)構(gòu)，而采用光管結(jié)構(gòu)，適度富裕量，以減少管壁表面拈污幾率。

3、過(guò)熱器段采用新型的耐高溫腐蝕材料過(guò)熱器全部或高溫段采用新型耐高溫腐蝕材料，可有效延長(zhǎng)過(guò)熱器使用壽命。

（1）.采用耐腐蝕高溫合金鋼。垃圾爐中的高溫腐蝕以CI為主。耐CI 腐蝕的高溫合金鋼材料價(jià)格較貴，選用這類材料必須權(quán)衡材料消耗費(fèi)用和使用壽命的得失，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，以選擇經(jīng)濟(jì)性最佳的防腐方案。

（2）.熱噴涂耐腐蝕金屬涂層。用于防腐的金屬涂層能夠在管道與腐蝕介質(zhì)之間形成障礙層，從而起到保護(hù)作用，涂層在保護(hù)管道的同時(shí)自身會(huì)慢慢被腐蝕。

六、結(jié)論垃圾焚燒爐在焚燒垃圾的過(guò)程中由于垃圾中含有塑料等含氯物質(zhì)，經(jīng)焚燒后生成了HCl 和SO2 等酸性氣體，這些酸性氣體在高溫下對(duì)金屬產(chǎn)生了強(qiáng)烈的腐蝕，腐蝕速率與溫度正相關(guān)，是導(dǎo)致垃圾焚燒爐過(guò)熱器爆管的主要原因。在實(shí)踐中可通過(guò)垃圾分類減少塑料含量、焚燒中加入石灰等措施減少酸性氣體的生成。在運(yùn)行中可通過(guò)采取優(yōu)化設(shè)計(jì)、加強(qiáng)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整等手段減緩高溫腐蝕，達(dá)到提高過(guò)熱器壽命及安全性的目的。

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