受熱面的腐蝕問(wèn)題及對(duì)策

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1、受熱面的腐蝕問(wèn)題及對(duì)策高溫腐蝕由于垃圾中水、灰含量較高，特別是輕質(zhì)灰和不易燃盡物質(zhì)較多，因此煙氣中水分、飛灰含量高。由于垃圾中含氯，當(dāng)塑料和鹽類分解時(shí)，煙氣中含一定量的HCI氣體，其濃度約400-800Lg?go垃圾焚燒爐多采用層燃方式，易形成還原性氣氛，還原性氣氛下，能生成H2S高溫腐蝕性氣體。另夕卜，煙氣中還有N2、CO2、CO、SO2、SO3、NOx等成分。高溫腐蝕過(guò)程通常過(guò)熱器工作煙溫較高，管內(nèi)工質(zhì)為蒸汽，換熱性能較差，它是最易發(fā)牛高溫腐蝕的部件。由碳素鋼或碳素合金鋼制成的過(guò)熱器管，壁面上覆蓋有飛灰選擇性沉積附著層，其層理為:金屬基體+

2、氧化層+浸潤(rùn)性附著內(nèi)層+外附著層。氧化層在投運(yùn)前己形成，積灰層在投運(yùn)后形成并與氧化膜發(fā)生浸潤(rùn)性附著。X光衍射分析結(jié)果［4］表明，在腐蝕過(guò)程中，氧化膜中FeO經(jīng)中間物相——郁氏體(Fe3O4在FeO中的固溶體)向尖晶磁性氧化鐵(Fe3O4)轉(zhuǎn)變,而磁性氧化鐵繼而向赤色A-Fe3O4的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，還要經(jīng)由中間物相C-Fe2O3過(guò)渡。氧化膜具有一定的抗腐蝕能力。但當(dāng)煙氣中各腐蝕性成分源源不斷地傳遞到管壁外表血，并開(kāi)始積聚時(shí)，氧化膜將會(huì)破壞。經(jīng)過(guò)純氣休腐蝕、熔鹽腐蝕、固相附著物參與的氣體腐蝕、腐蝕氣體參與的熔鹽腐蝕等一系列復(fù)雜的、持續(xù)的腐蝕反應(yīng),Fe3

3、O4.Cr2O3保護(hù)膜都可能脫離金屬表面。因此，盡管高溫腐蝕存在氣、液、固多項(xiàng)反應(yīng)混合發(fā)展，多孔介質(zhì)中的傳遞、同相和異相間傳遞交替發(fā)生，并受晶界過(guò)程、電化學(xué)過(guò)程、應(yīng)力演變過(guò)程等多重因素的共同影響，但腐蝕性物質(zhì)向管壁傳遞是最根本的原因[3,5]。因此，分析影響高溫腐蝕的機(jī)理，宜充分考慮各腐蝕性物質(zhì)的作用。防止高溫腐蝕，也宜優(yōu)先考慮在進(jìn)入過(guò)熱器前吸收腐蝕性物質(zhì)，降低其濃度，從而緩解高溫條件下的腐蝕反應(yīng)。2高溫腐蝕的防護(hù)2.1技術(shù)思路最易使人想到的方法是采用抗高溫腐蝕的合金鋼，如碳鋼，最大工作溫度為750K,12%Cr,l%Mo鋼最大工作溫度為855

4、K。310號(hào)鋼最大工作溫度大于975K[4]o但提高鋼材等級(jí),將使設(shè)備造價(jià)大幅度增長(zhǎng)。對(duì)垃圾進(jìn)行分選，將含氯、硫高的物質(zhì)分出，不送入爐內(nèi)焚燒，但這不僅耗費(fèi)大量人力工時(shí)，且含氯、硫高的物質(zhì)，如塑料等，往往是熱值較高的可燃物，減少可燃物含量，將影響燃燒穩(wěn)定。這種使投資和運(yùn)行費(fèi)用增加太多的方法在實(shí)際工程中不易推廣。正確的技術(shù)思路是，在經(jīng)濟(jì)性和安全性均允許的前提下，釆用較簡(jiǎn)易的方法，緩解高溫腐蝕。盡管它不能完全根除高溫腐蝕，但能將腐蝕速度降低到允許的限度，從而延長(zhǎng)設(shè)備壽命，一般能保證一個(gè)大修期即可。2.2爐內(nèi)加添加劑在煤粉爐中，爐內(nèi)噴鈣的脫硫率不高，約

5、20%?40%o這主要是因?yàn)槊悍蹱t中燃燒溫度高，煤粉停留時(shí)間短。迅速生成的CaSO3易將CaO微孔堵塞，使尚未反應(yīng)的CaO、SO2或SO3在爐內(nèi)來(lái)不及反應(yīng)。在爐屮噴石灰石CaCO3,主要存在以下兩個(gè)反應(yīng)，鍛燒反應(yīng):CaCO3-CaO+CO2;(31)0硫反應(yīng):Ca0+S02->CaS03o(32)鍛燒反應(yīng)和固硫反應(yīng)均宜在800?950°C溫度下進(jìn)行，煤粉爐爐溫一般在1300°C以上,故脫硫率較低。而垃圾中含水、灰較多，熱值較低，理論燃燒溫度也較低，對(duì)表1中的垃圾進(jìn)行熱力計(jì)算，其理論燃燒溫度在980?1435°C之間。對(duì)焚燒垃圾鍋爐測(cè)量爐溫，在7

6、50?1000°C之間［3］。這一爐溫，止適合于爐內(nèi)脫硫。脫硫劑以其脫硫效率而言，以Mg(OH)2、Ca(OH)2為優(yōu)，其次是MgO、CaO,再次是白云石CaCO3?MgCO3,最低是石灰石CaCO3o但其價(jià)格則相反,CaCO3最為廉價(jià),CaO居中g(shù)(0H)2最昂貴。2.3滲鋁鋼管將母材(通常為普通碳鋼管)通過(guò)熱浸滲鋁(浸漬型或擴(kuò)散型)，使鋼材表面形成3部分滲層結(jié)構(gòu)，如表2所示［4］。滲鋁鋼具有復(fù)合材料性能，在一些場(chǎng)合能替代優(yōu)質(zhì)合金鋼，而造價(jià)比優(yōu)質(zhì)合金鋼大幅度降低。2.4燃燒工況調(diào)整如式⑴?(3)、(27)~(30),還原性氣氛下加重高溫腐蝕，

7、故可通過(guò)如下途徑，避免還原性氣氛形成。2.4.1分級(jí)配風(fēng)如表匕垃圾中水分多，前期反應(yīng)弱；垃圾中灰分多，后期反應(yīng)也弱。故在爐排前、后均送較少量的風(fēng)，而在反應(yīng)較強(qiáng)烈的中期，宜加大風(fēng)量。分級(jí)配風(fēng)方式如圖4所示2.4.2二次風(fēng)可燃基下，垃圾屮固定碳較少(Crgd=20%~30%),揮發(fā)分較多(Vr二70%~80%),故以容積反應(yīng)為主［8］。因此，焚燒垃圾鍋爐多做成瘦高爐型，保證足夠的反應(yīng)空間。因此，宜在垃圾層上部送入適量的二次風(fēng)。二次風(fēng)不僅能補(bǔ)充足夠的氧氣，而口能加強(qiáng)爐內(nèi)擾動(dòng)。2.4.3噴空氣保護(hù)膜在腐蝕部位裝散風(fēng)管，管上布置很多饋風(fēng)小孔，熱風(fēng)流過(guò)小孔

8、布散在爐管和爐墻間隙中，仍維持一定靜壓，可滲入爐襯，防止腐蝕性介質(zhì)靠近壁管,并形成了氧化性氣氛’能抑制高溫腐蝕。3結(jié)束語(yǔ)(1)由于垃圾中含有硫、氯，而