如何应对垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀问题

垃圾发电厂的高温腐蚀已经对机组运行的安全、运行的稳定性起到关键影响作用垃圾发电厂的腐蚀问题研究大部分集中在过热器、换热器上垃圾焚烧炉水冷壁腐蚀问题也较为严重对垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀分析有良好的实际效益。电厂锅炉水冷壁按结构型式主要有光管式、膜式和刺管式三类。光管水冷壁由一整排无缝钢管组成结构最为简单;膜式水冷壁是把许多轧制好的水冷壁鳍片管用点焊互相焊接在一起使成为一密封的组合受热面既可提高炉膛的气密性、减少漏风又能更好地保护炉墙,光照度计使炉墙重量减轻、结构简化。下面是如何应对垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀问题

易腐蚀区域烟温水平高低与高温腐蚀的严重程度直接相关。由此提出改善易腐蚀区域温度水平的方法即在易腐蚀区域加入贴壁风加装方法和方式与燃煤电厂对待高温硫化物腐蚀采取的措施相似但与燃煤电厂不同的是易腐蚀区域加入贴壁风是为了降低易腐蚀区域温度而燃煤电厂是为了改善易腐蚀区域壁面气氛。贴壁风是从风机出口引出一股风通过管道引至易腐蚀区域外风箱再通过鳍片间开出的间隙进入易腐蚀区域并与烟气混合达到降低易腐蚀区域烟温的目的。同时这股风是纯空气不含有烟气中的大量腐蚀性气体加入后起稀释近壁面腐蚀性气体的作用从这个角度考虑也能达到保护水冷壁管的作用。因贴壁风是为了降低烟温所以这股风风温不能高。现在运行状态下二次风是未经过暖风器加热的常温风因此可用二次风出口风引入贴壁风风箱并在进入炉膛的二次风管道前和进入贴壁风风箱管道前加装可调风门方便运行时调节贴壁风和二次风风量的比例。贴壁风加入后相当于现在二次风加入位置发生变化即以前全部二次风从炉膛下部进入炉内变为现在部分二次风上移到从炉膛一烟道顶部进入炉内这股风可能会对锅炉热效率产生影响。


垃圾焚烧发电对改善环境、节约资源实现城市可持续发展具有重要意义它将成为未来垃圾处理的主要方式目前我国垃圾焚烧发电以机械炉排焚烧、循环流化床焚烧为主。垃圾的燃烧与煤炭还是存在较大差异的由于垃圾中灰分、碱性元素含量相对高这也就导致其积灰情况相对较为严重腐蚀问题必须得到重视。目前水冷壁受热面腐蚀情况不容忽视曾出现过爆管事故进一步研究垃圾发电厂锅炉水冷壁腐蚀机理与防护对策具有重要意义。由于造成垃圾焚烧余热锅炉水冷壁严重腐蚀的原因是烟气中的强烈腐蚀气氛和较高的近壁面温度因此采用表面防护方法来隔绝腐蚀气氛、提高水冷壁的材料等级来增强抗腐蚀能力这两种途径是较为实际和可能的腐蚀被动应对方法。


针对垃圾焚烧余热锅炉水冷壁高温氯腐蚀的具体情况研究探索采用表面防护方法来抑制或延缓腐蚀。如采用热喷涂方法喷涂高Cr、Ni材料。可预选几种表面防护工艺和防护材料在水冷壁腐蚀区域进行分片块实施通过实际验证进行筛选和评价,热像仪如有切实效果可进一步试验优化直至全面应用。


垃圾焚烧炉的积灰含有氯和碱金属元素是影响锅炉水冷壁腐蚀的重要因素:一是氯和碱金属元素导致积灰熔点降低熔融的积灰能加速保护性氧化层的受损。二是积灰内的氯和碱金属元素可通过类似气相氯腐蚀的活化氧化机理来损害金属表面当水冷壁已经出现了裂缝则金属氯化物会进一步侵入管壁内部出现持续恶化的情况。三是积灰自身强度较高在温度波动的影响下会对水冷壁产生应力冲击引发应力裂缝加剧化学腐蚀。


管壁温度是影响锅炉水冷壁腐蚀的重要因素:一是管壁温度升高积灰中熔融相物质数量增加积灰粘性增强;二是管壁温度升高腐蚀产物数量也会增加。据调查水冷壁温度与蒸汽温度较为接近。根据相关研究显示蒸汽温度上升50℃就会导致腐蚀速率明显上升。


选择性非催化还原(SNCR)系统能有效减少垃圾焚烧发电厂烟气中NOx排放浓度但是SNCR系统以尿素为还原剂会对锅炉水冷壁产生腐蚀。相关研究表明:在高温的作用下尿素被分解,超声波测厚仪生成NH3、HNCO其中HNCO的反应情况主要可有分为两种:一是977℃HNCO处于惰性状态;二是1177℃HNCO与NO反应。根据垃圾焚烧炉实际运行情况分析可知:当尿素进入焚烧炉后立即分解得到NH3、HNCOHNCO与烟气中NO产生反应但是由于存在反应不完全的情况部分HNCO与烟气一起到达顶棚此时温度也会降至955℃。由上文分析可知955℃下HNCO呈惰性。烟气在流转过程中会产生回旋区域一旦进入此区域烟气必然会出现一定时间的滞留情况烟气中的HNCO极易形成酸雾直接腐蚀水冷壁受热面。


针对垃圾焚烧余热锅炉水冷壁的具体结构情况研究探索采取更换材料的方法来抑制或延缓腐蚀。由于水冷壁管屏安装时不可避免地存在现场安装焊缝这些现场安装焊缝基本上没有条件和方法进行焊后热处理。因此选择更换材料时既要考虑材料的抗高温氯腐蚀能力又要考虑材料的焊接性能。一般情况下抗高温腐蚀能力强的钢材合金含量较高而合金含量达到一定程度后如水冷壁这种拘束性较强的结构一般均需要进行焊后热处理。