蘇雷

摘要：垃圾焚燒發(fā)電廠水冷壁的高溫腐蝕已嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在國(guó)內(nèi)多個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠都有發(fā)生。文章以深圳市寶安垃圾電廠為例，分析了造成水冷壁高溫腐蝕程度不同的影響因素，并提出了可用于改善電廠水冷壁高溫腐蝕問題的可行的防范對(duì)策。

關(guān)鍵詞：垃圾發(fā)電廠；水冷壁；影響因素；高溫腐蝕；防范對(duì)策；鍋爐 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK223 文章編號(hào)：1009-2374（2016）20-0086-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.042

1 設(shè)備概述

深圳市能源環(huán)保有限公司下屬的寶安電廠為垃圾焚燒發(fā)電廠。寶安電廠垃圾焚燒爐是比利時(shí)SEGHERS公司進(jìn)口的傾斜多級(jí)往復(fù)爐排式垃圾焚燒爐，垃圾處理量為400t/d。余熱鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGC32/4.0-1型中壓、自然循環(huán)、單汽包、平衡通風(fēng)鍋爐，鍋爐額定蒸發(fā)量為32t/h，運(yùn)行壓力為4MPa，過熱蒸汽溫度為400℃。水冷壁腐蝕現(xiàn)象，影響了機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性影響較大。

2 腐蝕水冷壁取樣實(shí)驗(yàn)室分析及其結(jié)果

2.1 樣品情況

取得的樣品為：水冷壁管（有破口，鰭片處有火割痕跡）。

2.2 電鏡觀察與能譜分析結(jié)果

用Quanta 400HV掃描電子顯微鏡和EDAX能譜儀對(duì)各管樣外表面附著物和各灰渣樣進(jìn)行形貌觀察和X射線能譜分析，分析位置及區(qū)域如圖1，分析結(jié)果見表1。

由觀察分析結(jié)果可知：與管子結(jié)合較緊密的氧化腐蝕產(chǎn)物附著層的成分，樣品中O、Fe元素的含量之和在90%左右；含有一定量的Cl、S、Na、K等可構(gòu)成強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)或環(huán)境的元素，且含量沒有明顯差異；另外，還含有少量的Ca、Mg、Si、Cr、Ni等元素，這些元素一般不構(gòu)成強(qiáng)的腐蝕性物質(zhì)或環(huán)境。

2.3 取樣實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果分析

經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，管樣向火面外壁腐蝕后的輪廓參差不齊，管子向火面的氧化腐蝕速度較快，程度較嚴(yán)重。管樣向火面外壁氧化腐蝕產(chǎn)物層的主要物質(zhì)是鐵的氧化物，但其氧化腐蝕產(chǎn)物層中含有一定量的Cl、S、Na、K等可構(gòu)成強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)或環(huán)境的元素，且含量沒有明顯差異。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合管子的具體腐蝕情況可判斷，管樣向火側(cè)的快速腐蝕減薄的腐蝕性質(zhì)為高溫氯腐蝕。

3 鍋爐試驗(yàn)結(jié)果及分析

垃圾焚燒發(fā)電廠由于入爐垃圾成分的不穩(wěn)定，造成焚燒爐中的燃燒工況處于波動(dòng)狀態(tài)，因此測(cè)試參數(shù)一直在波動(dòng)，特別是在煙氣成分測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)變化頻率高、波動(dòng)幅度大。

3.1 實(shí)際運(yùn)行氧量測(cè)量結(jié)果

由表2可知，實(shí)測(cè)氧量比表盤氧量高約0.3%～0.8%。

3.2 焚燒爐內(nèi)火焰溫度測(cè)量結(jié)果

用光學(xué)高溫儀對(duì)焚燒爐內(nèi)火焰溫度進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)得焚燒爐內(nèi)火焰溫度為1142℃～1269℃。

3.3 前墻壁面氣氛測(cè)試結(jié)果

在前墻上部易腐蝕區(qū)域安裝壁面氣氛測(cè)點(diǎn)，在運(yùn)行中對(duì)壁面氣氛進(jìn)行測(cè)試，考察該處煙氣成分狀態(tài)。鍋爐前墻壁面氣氛測(cè)試結(jié)果：O2含量為2.8%～7.9%，CO含量為43～100ppm，由這兩項(xiàng)指標(biāo)可知，前墻易腐蝕區(qū)域處于氧化環(huán)境下，不存在還原性氣氛。

3.4 沿程煙氣溫度測(cè)量結(jié)果

3.4.1 沿程煙氣溫度測(cè)點(diǎn)分布情況。

測(cè)點(diǎn)說明及要求：

測(cè)點(diǎn)1～3：一煙道煙溫測(cè)點(diǎn)，利用現(xiàn)裝32的鎧裝熱電偶孔，計(jì)劃在寬度方向約2m處加裝1支熱電偶。

測(cè)點(diǎn)4～5：前墻煙溫測(cè)點(diǎn)，分別在爐膛中心線及兩側(cè)1.5m左右各布置1個(gè)，共3個(gè)，計(jì)劃在寬度方向約0.5m處各加裝1支熱電偶；亦為前墻壁面氣氛測(cè)點(diǎn)。

測(cè)點(diǎn)7：尾部煙道煙溫測(cè)點(diǎn)，加裝1支熱電偶。

3.4.2 沿程煙氣溫度測(cè)試結(jié)果。沿程煙氣溫度可部分代表余熱鍋爐內(nèi)熱負(fù)荷情況，特別是靠近易腐蝕區(qū)域處的煙氣溫度較能說明易腐蝕區(qū)域的熱負(fù)荷狀態(tài)，為鍋爐高溫腐蝕提供相關(guān)診斷依據(jù)。

3.5 易腐蝕區(qū)域近壁面溫度測(cè)試結(jié)果

在沿程煙氣溫度測(cè)試中，易腐蝕區(qū)域附近煙氣溫度測(cè)試易受熱電偶插入深度（約1m左右）及近壁面處水冷壁吸熱和水冷壁黏污情況的影響，無法完全代表近壁面處熱負(fù)荷狀態(tài)。對(duì)寶安電廠近壁面處熱負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行了解，進(jìn)行了易腐蝕區(qū)域近壁面溫度測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果可以看出：溫度水平最高，多數(shù)點(diǎn)壁溫多數(shù)時(shí)間集中在t>650℃的水平上；負(fù)荷穩(wěn)定且處于很高水平，因此，背火側(cè)壁溫低溫點(diǎn)和高溫點(diǎn)差異不大，波動(dòng)幅度很小。

4 改善易腐蝕區(qū)域溫度水平的對(duì)策

易腐蝕區(qū)域煙溫水平高低與高溫腐蝕的嚴(yán)重程度直接相關(guān)。由此提出改善易腐蝕區(qū)域溫度水平的方法，即在易腐蝕區(qū)域加入貼壁風(fēng)，加裝方法和方式與燃煤電廠對(duì)待高溫硫化物腐蝕采取的措施相似，但與燃煤電廠不同的是，易腐蝕區(qū)域加入貼壁風(fēng)是為了降低易腐蝕區(qū)域溫度，而燃煤電廠是為了改善易腐蝕區(qū)域壁面氣氛。貼壁風(fēng)是從風(fēng)機(jī)出口引出一股風(fēng)，通過管道引至易腐蝕區(qū)域外風(fēng)箱，再通過鰭片間開出的間隙進(jìn)入易腐蝕區(qū)域，并與煙氣混合達(dá)到降低易腐蝕區(qū)域煙溫的目的。同時(shí)這股風(fēng)是純空氣，不含有煙氣中的大量腐蝕性氣體，加入后起稀釋近壁面腐蝕性氣體的作用，從這個(gè)角度考慮也能達(dá)到保護(hù)水冷壁管的作用。

因貼壁風(fēng)是為了降低煙溫，所以這股風(fēng)風(fēng)溫不能高。現(xiàn)在運(yùn)行狀態(tài)下，二次風(fēng)是未經(jīng)過暖風(fēng)器加熱的常溫風(fēng)，因此可用二次風(fēng)出口風(fēng)引入貼壁風(fēng)風(fēng)箱，并在進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)管道前和進(jìn)入貼壁風(fēng)風(fēng)箱管道前加裝可調(diào)風(fēng)門，方便運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)貼壁風(fēng)和二次風(fēng)風(fēng)量的比例。

貼壁風(fēng)加入后相當(dāng)于現(xiàn)在二次風(fēng)加入位置發(fā)生變化，即以前全部二次風(fēng)從爐膛下部進(jìn)入爐內(nèi)變?yōu)楝F(xiàn)在部分二次風(fēng)上移到從爐膛一煙道頂部進(jìn)入爐內(nèi)，這股風(fēng)可能會(huì)對(duì)鍋爐熱效率產(chǎn)生影響。

5 提高水冷壁抗腐蝕能力的對(duì)策

由于造成垃圾焚燒余熱鍋爐水冷壁嚴(yán)重腐蝕的原因是煙氣中的強(qiáng)烈腐蝕氣氛和較高的近壁面溫度，因此采用表面防護(hù)方法來隔絕腐蝕氣氛、提高水冷壁的材料等級(jí)來增強(qiáng)抗腐蝕能力這兩種途徑是較為實(shí)際和可能的腐蝕被動(dòng)應(yīng)對(duì)方法。

5.1 進(jìn)行水冷壁表面防護(hù)

針對(duì)垃圾焚燒余熱鍋爐水冷壁高溫氯腐蝕的具體情況，研究探索采用表面防護(hù)方法來抑制或延緩腐蝕。如采用熱噴涂方法噴涂高Cr、Ni材料?？深A(yù)選幾種表面防護(hù)工藝和防護(hù)材料，在水冷壁腐蝕區(qū)域進(jìn)行分片塊實(shí)施，通過實(shí)際驗(yàn)證進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)，如有切實(shí)效果，可進(jìn)一步試驗(yàn)優(yōu)化直至全面應(yīng)用。

5.2 提高水冷壁材料等級(jí)

針對(duì)垃圾焚燒余熱鍋爐水冷壁的具體結(jié)構(gòu)情況，研究探索采取更換材料的方法來抑制或延緩腐蝕。由于水冷壁管屏安裝時(shí)不可避免地存在現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，這些現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫基本上沒有條件和方法進(jìn)行焊后熱處理。因此選擇更換材料時(shí)既要考慮材料的抗高溫氯腐蝕能力，又要考慮材料的焊接性能。一般情況下，抗高溫腐蝕能力強(qiáng)的鋼材合金含量較高，而合金含量達(dá)到一定程度后，如水冷壁這種拘束性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)一般均需要進(jìn)行焊后熱處理。

6 結(jié)語

本文通過取樣分析水冷壁高溫腐蝕的影響因素，并對(duì)鍋爐進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以期獲得對(duì)沿程溫度特別是易腐蝕區(qū)域溫度水平的降低，從而改善易腐蝕區(qū)域溫度水平和被動(dòng)防護(hù)角度提出了相應(yīng)對(duì)策，有效地提高電廠經(jīng)濟(jì)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭明，王小紅，張勇，常海鋒.余熱鍋爐直升煙道水冷壁腐蝕分析與預(yù)防[J].湖南有色金屬，2015，（6）.