垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的煙氣含有大量的氯化氫等腐蝕性氣體和灰分,會對余熱鍋爐系統(tǒng)中的各換熱部件產(chǎn)生嚴重腐蝕。如鍋爐采用中溫次高壓參數(shù),會使余熱鍋爐各受熱面壁溫升高,這樣將進一步加劇余熱鍋爐受熱面的腐蝕,縮短設備的使用壽命,增加處理成本。因此,高參數(shù)余熱鍋爐的維護成本和運行風險比中參數(shù)的大。

垃圾焚燒發(fā)電廠受熱面的腐蝕主要包括:過熱器管、水冷壁管高溫腐蝕和省煤器低溫腐蝕等。圖1為腐蝕與溫度關(guān)系圖。

圖1管壁溫度與腐蝕速度的關(guān)系

由圖1可見,腐蝕速度與受熱面管子壁溫有很大關(guān)系。在高溫腐蝕區(qū),管壁溫度超過300后,腐蝕速度增加很快。國內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電廠運行經(jīng)驗表明,余熱鍋爐容易發(fā)生嚴重腐蝕,導致受熱面管子損壞的區(qū)域有以下4處:a.爐膛內(nèi)耐火墻磚與光管過渡區(qū)域;b.通道轉(zhuǎn)彎處;c.過熱器區(qū)域;d.省煤器尾部。表1列出了中參數(shù)與高參數(shù)余熱鍋爐易發(fā)生腐蝕區(qū)域的管壁溫度。

表1中參數(shù)和高參數(shù)余熱鍋爐受熱面壁溫

注附加壁溫是采用鍋爐機組熱力計算標準方法(1973版)自然循環(huán)鍋爐的推薦值。

由表1可見,高參數(shù)余熱鍋爐在水冷壁和過熱器的高溫度比中參數(shù)余熱鍋爐分別高出了30和50,采用高參數(shù)余熱鍋爐將面臨更嚴重的高溫腐蝕;而省煤器低溫區(qū)金屬溫度基本一致,兩種參數(shù)的低溫腐蝕情況大致相同。

圖 2 A廠水冷壁腐蝕部位

爐膛內(nèi)耐火墻磚與光管過渡區(qū)域、通道轉(zhuǎn)彎處均屬于水冷壁的高溫腐蝕。實驗證明,產(chǎn)生爐膛水冷壁高溫腐蝕的條件:a.水冷壁附近出現(xiàn)局部或間斷性的還原性氣體;b.煙氣成分中存在硫化物和氯化物;c.水冷壁壁溫滿足腐蝕發(fā)生的條件。

研究表明,當燃料成分中含氯量%0.35%時,腐蝕傾向?qū)⒑芨咔褾eCl2的熔點為282,并能顯著揮發(fā),使管壁直接暴露于煙氣中,導致進一步腐蝕。而在爐膛內(nèi)耐火墻磚與光管過渡區(qū)域、通道轉(zhuǎn)彎處兩個區(qū)域煙氣溫度均比較高(大于800),并且煙氣轉(zhuǎn)向和過渡段截面擴大造成的煙氣渦流更加強烈,導致管子的腐蝕速度進一步加劇。通過對國內(nèi)A廠的調(diào)查發(fā)現(xiàn),這兩處水冷壁的局部腐蝕很嚴重,腐蝕情況大大超出設計預期:因水冷壁腐蝕泄漏,非計劃停爐每爐各有2次,時間集中在2008年2~11月,腐蝕最嚴重的管壁厚只有1mm。