（深圳市能源環(huán)保有限公司，深圳 518000）

0 引言

鍋爐水冷壁是發(fā)電機組安全運行的重要保障，我國大多數(shù)垃圾發(fā)電廠為了控制氮氧化合物的排放量，開始利用科學(xué)技術(shù)增加鍋爐的容量和參數(shù)，但由于鍋爐系統(tǒng)未發(fā)生變化，鍋爐內(nèi)部采用的低氮燃燒和分級燃燒方式，會在水冷壁周邊發(fā)生還原反應(yīng)，導(dǎo)致鍋爐水冷壁腐蝕愈加嚴重，給垃圾發(fā)電廠造成巨大經(jīng)濟損失。

1 鍋爐水冷壁腐蝕現(xiàn)狀及原因

我國垃圾發(fā)電廠使用的鍋爐水冷壁的主要材質(zhì)是碳鋼，鋼中的碳（FeC3）為陽極、鐵（Fe）為陰極，是爐水發(fā)生微電池活動的必要條件，具體反映過程為：陽極反應(yīng)是Fe－2e→Fe2＋；當(dāng)爐水呈酸性時，陰極反應(yīng)是2H＋＋2e→H2↑，當(dāng)爐水呈堿性時，陰極反應(yīng)是O2＋2H2O＋4e→4OH－，在實際燃燒過程中，爐水應(yīng)當(dāng)維持在微堿性[1]。在運行系統(tǒng)中發(fā)生的反應(yīng)是能夠產(chǎn)生腐蝕效果的電化學(xué)反應(yīng)：2Fe＋O2＋2H2O→2Fe（OH）2，其中氧是重要反應(yīng)條件，如果沒有氧氣釋放可以與陽極鐵相連接的電子，該反應(yīng)就會達到平衡，腐蝕反應(yīng)會隨之停止，但實際生產(chǎn)過程中，爐水中含有大量氧氣，這就導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)不斷進行，最終使得水冷壁被嚴重腐蝕。

2 有效解決措施

2.1 嚴格控制爐水水質(zhì)

2.1.1 大氣式熱力除氧自動控制

傳統(tǒng)運行系統(tǒng)影響下，當(dāng)鍋爐內(nèi)部水溫達到100 ℃時，爐水的蒸汽分壓力就會急劇增加，致使?fàn)t水上空氧氣所占的壓力百分比迅速減少，導(dǎo)致水中能夠溶解氧的物質(zhì)含量無限趨于零，從而造成水冷壁的腐蝕。因此，垃圾發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)革新鍋爐運行系統(tǒng)，實現(xiàn)電氣自動化發(fā)展，例如利用大氣式熱力除氧自動控制保證爐水水質(zhì)，根據(jù)除氧器內(nèi)部壓力判查沸點，努力將溫度控制在高于相對壓力下沸點溫度2 ℃或3 ℃，以此來實現(xiàn)最佳除氧效果。另外，發(fā)電廠還要注意水量調(diào)節(jié)問題和加熱蒸汽量問題，電氣自動化系統(tǒng)能夠?qū)Τ跗鲀?nèi)部水溫的沸騰狀態(tài)進行科學(xué)控制，傳統(tǒng)的水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)水量和溫度不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，需要工作人員進行手動輔助，而電氣自動化系統(tǒng)卻能夠保證加熱蒸汽閥門自行進行通氣加熱，保證解析氣體能夠被順暢排除。再者，發(fā)電廠要保持除氧器壓力穩(wěn)定，電氣自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場情況對除氧頭排氣閥門的開度進行調(diào)整，保證除氧器的補充水量始終處于連續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，以此來避免因外界空氣進入除氧器而影響最終除氧效果。

2.1.2 化學(xué)處理與自動化有機結(jié)合

在經(jīng)過熱力除氧工作后，鍋爐的爐水中仍舊含有一定量的溶解氧，通常情況下，溶解量保持在50 μg/L及以上，而想要避免水冷壁出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，溶解氧需要在7 μg/L以內(nèi)。因此，垃圾發(fā)電廠可以將化學(xué)方法與電氣自動化系統(tǒng)有機融合，實現(xiàn)鍋爐爐水的自動化處理。傳統(tǒng)垃圾發(fā)電廠一般會通過對爐水添加聯(lián)氨來降低溶解氧的含量，但是鍋爐產(chǎn)出的蒸汽多數(shù)會被應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中，而聯(lián)氨又含有一定毒素，所以這種方式應(yīng)當(dāng)盡早被二甲基酮肟取代。二甲基酮肟在常溫下是一種無毒的無色液體，水溶性呈中性且無污染，在大氣壓力為0.1 MPa時，其熔點為60 ℃、沸點134.8 ℃。二甲基酮肟具有較強的吸水性，與溶解氧發(fā)生的還原反應(yīng)為2C3H7N0＋O2→2C3H6CO+N2O+H2O和4（CH3）2C=N-0H+O2→4（CH3）2C=O+2N2＋H2O，反應(yīng)產(chǎn)物N2和H2O對鍋爐水冷壁無害，可以避免水冷壁管內(nèi)發(fā)生氧腐蝕。

2.2 控制鍋爐腐蝕區(qū)溫度

2.2.1 過熱器出口蒸汽溫度自動控制

垃圾發(fā)電廠的鍋爐在運行過程中，其過熱器出口的蒸汽溫度偏差通常不會超過5 ℃，而屏式過熱器出口的蒸汽溫度偏差不會超過10 ℃，如果發(fā)電廠實現(xiàn)鍋爐電氣自動化，就能夠科學(xué)控制鍋爐內(nèi)部溫度高點，實現(xiàn)降低蒸汽溫度偏差、有效避免因鍋爐膛熱工況擾動而造成水冷壁受熱面超溫等現(xiàn)象[2]。

2.2.2 停機溫度變化率自動控制

垃圾發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)利用電氣自動化系統(tǒng)對停機溫度變化進行科學(xué)控制。當(dāng)鍋爐出現(xiàn)緊急停機事故時，電氣自動化系統(tǒng)能夠在10分鐘之內(nèi)完成鍋爐內(nèi)部停風(fēng)工作，并同時關(guān)閉引風(fēng)、送風(fēng)、出風(fēng)等多個通風(fēng)渠道，從而保證燜爐效率，避免鍋爐水冷壁因溫度驟然下降而出現(xiàn)爆管和裂縫。當(dāng)燃燒工作完成之后，電氣自動化系統(tǒng)還可以對鍋爐內(nèi)部多個元件的溫度進行控制，例如調(diào)整高溫再熱器和屏式過熱器的入口煙溫度，使鍋爐降溫速率保持在3 ℃/min，從而避免因降溫過急而造成水冷壁損壞。

2.2.3 熱啟動過程自動控制

垃圾發(fā)電廠想要做好鍋爐水冷壁的抗腐蝕工作，就必須做好熱啟動過程自動化控制和蒸汽自動化控制工作。在熱啟動過程中，發(fā)電廠要嚴格遵循自動化控制標(biāo)準(zhǔn)，保證自動化系統(tǒng)能夠根據(jù)鍋爐的不同執(zhí)行狀態(tài)進行溫度控制，保證水冷壁受熱面的金屬溫度與蒸汽溫度相差無幾，促使通風(fēng)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相互同步。

2.2.4 爐內(nèi)元素含量控制

影響鍋爐水冷壁腐蝕程度的主要因素是爐內(nèi)元素含量。如果燃煤含有較高的硫含量，在燃燒時就會產(chǎn)生高濃度的腐蝕介質(zhì)，導(dǎo)致水冷壁被腐蝕，所以發(fā)電廠應(yīng)選用含硫量較低的高品質(zhì)燃煤，盡量降低腐蝕介質(zhì)生成，從而降低水冷壁腐蝕程度。

2.3 提高鍋爐制作材料等級

2.3.1 創(chuàng)新自動燃燒器

改造燃燒器設(shè)備是解決鍋爐水冷壁腐蝕問題的有效措施之一。對此，垃圾發(fā)電廠可以將燃燒器與電氣自動化系統(tǒng)相結(jié)合，將切圓直徑縮小，并在燃燒器中安裝自動側(cè)邊風(fēng)。從而保證改造后的自動燃燒器能夠科學(xué)調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)部燃燒情況，降低燃燒物發(fā)生還原反應(yīng)所產(chǎn)生的還原氛圍對水冷壁的影響，避免水冷壁被未燃燒的顆粒不斷沖刷。

2.3.2 更換制作材料

垃圾發(fā)電廠還可以利用更換制作材料的方法來延緩、抑制鍋爐水冷壁的腐蝕。盡管發(fā)電廠可以利用電氣自動化系統(tǒng)降低鍋爐水冷壁的腐蝕情況，但是如若鍋爐水冷壁本身材質(zhì)質(zhì)量較差，同樣會影響抗腐蝕效果。由于安裝鍋爐水冷壁管時，必須要對其進行現(xiàn)場焊接，而現(xiàn)場焊接基本上沒有條件和時間對焊接縫進行焊后熱處理，使得鍋爐水冷壁在長時間使用后出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。因此，垃圾發(fā)電廠應(yīng)著重考慮制作材料是否具備抗高溫氯、硫、氮腐蝕的能力，最好采用抗高溫腐蝕能力較強的合金材料。

2.3.3 噴涂防護材料

垃圾發(fā)電廠主要是利用焚燒垃圾來實現(xiàn)發(fā)電，而垃圾中通常含有大量的氯元素、硫元素，如果想要提高鍋爐水冷壁的抗腐蝕能力，發(fā)電廠可以采用對鍋爐水冷壁噴涂防護材料的方式來實現(xiàn)延緩、抑制腐蝕現(xiàn)象。例如，采用熱噴涂方式噴涂含有鉻（Cr）元素和鎳（Ni）元素的材料[3]。

3 結(jié)束語

綜上所述，影響垃圾發(fā)電廠鍋爐水冷壁腐蝕的主要因素是運行系統(tǒng)、鍋爐材質(zhì)。為了提高鍋爐的工作效率，降低水冷壁腐蝕程度，垃圾發(fā)電廠應(yīng)當(dāng)努力研發(fā)電氣自動化運行系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化處理，提高水冷壁材料等級，改善易腐蝕區(qū)溫度和被動防護角度，從而提升水冷壁的抗腐蝕能力，增加發(fā)電廠的經(jīng)濟效益。