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一、行业背景. C4 g. W# h1 W2 b, Z, o
在生态文明建设与新型城镇化建设不断推进的过程中，垃圾围城问题正日益严峻，垃圾焚烧炉是焚烧处理垃圾的设备，垃圾焚烧发电符合“无害化、减量化、资源化”，而且在国内历经20多年的发展。
1 I$ r/ h( R: v8 N* q1 I4 y; d根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》等政策提出的要求，到2020年底，城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上，其中东部地区达到60%以上。作为政策扶持性产业，垃圾焚烧发电的政策利好发酵，根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》：“十三五”期间全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设总投资约2518.4亿元。其中，无害化处理设施建设投资 1699.3亿元，垃圾发电设备中最核心的设备是垃圾焚烧锅炉，占整个垃圾发电厂设备投入资金的50%以上，因此保守估计到2020年我国垃圾焚烧炉投资约为850亿元。垃圾炉焚烧垃圾成为我国解决生活垃圾的主要方式和手段，在未来也成为解决生活垃圾处理的主要趋势。* K/ w% Q. j; x7 g# I2 L6 Y
二、垃圾炉腐蚀问题9 N0 h) {. n3 p, h% x f1 u9 O
1、垃圾炉原理7 q; b0 ]* \( `
垃圾焚烧发电工艺原理是将垃圾在焚烧炉中进行燃烧，释放出热能，加热给水变成蒸汽，蒸汽进入汽轮机中做功，实现热能转化为电能，释放热能后的烟气经烟气净化系统处理后排放，通过这一系列流程将垃圾“变废为宝”。* p0 R* q: b1 @( @/ @
2、产生垃圾炉腐蚀的原因
$ W4 ?, H1 n9 P9 p. g+ W" V9 h垃圾经过焚烧处理后，生成的烟气中含有HCI、NOx、SO2等酸性腐蚀气体，加上垃圾焚烧余热锅炉受热面布置的特点，过热器一般为卧式布置，很容易粘附在过热器管子表面，降低换热效果，造成烟气温度偏高，从而产生高温腐蚀现象。* a/ _4 ^4 |3 t- Z& h
3、高温腐蚀分析及危害
/ Q* H% B9 r+ y; o0 A垃圾焚烧后产生的热烟气中含有大量的HCI、NOx、SO2、Cl2等酸性腐蚀气体，这些气体与炉膛里的受热面发生化学反应如下：
) G9 S+ A( w: [" W* w受热面的氧化膜被酸性气体破坏后，其裸露出来的铁（Fe）更容易受到腐蚀，受热面的腐蚀反应就一直会进行下去，而且随管壁温度升高，反应越剧烈，此外，处于垃圾焚烧环境中的金属材料，其表面上粘附堆积的粉尘中除金属氧化物外，还含有高浓度的碱金属和其他重金属的氯化物和硫酸盐，可与其他物质结合形成低熔点的共晶混合物，大大增加了高温部件金属材料的腐蚀速率。
$ _' D' o$ _# a' G( h另外，管壁温度对腐蚀的影响很大，是影响高温腐蚀的最重要的因素之一。在垃圾焚烧炉中，由于燃料含氯（Cl）成分高，与燃煤燃油锅炉相比，燃烧过程生成了更多的低熔点熔盐腐蚀物质，腐蚀程度随温度的变化更加剧烈。国内有数据显示，当管壁温度达到 450℃以上时，锅炉受热面高温腐蚀呈现加剧的现象，在高温的作用下，金属受热面不断被侵蚀、流失、减薄，严重的威胁到锅炉的安全运行，最终将导致爆管、停炉。
+ G9 x4 @1 b) i) [4、应对措施
. F7 Q; a7 U5 u/ `; X6 E① 控制燃烧，控制好炉温，从而控制好烟温。" e- @7 _& j- P: M
② 加强吹灰，提高受热面的换热效率。% W& f: b- t. Q7 L8 i2 s4 K6 V
③ 采用新型的耐高温腐蚀材料。
$ ~1 k, S6 J/ O④ 炉内加添加剂，如生石灰、石灰石等物质，吸收腐蚀性气体HCI，降低高温区域腐蚀性气体浓度，除缓解高温腐蚀外，还能形成高熔点复合物。
% S4 W2 m6 X6 _9 n8 V% B1 `5、锅炉四管减薄的原因0 U0 T2 w+ E4 z
1、高温腐蚀2 l$ H% M! d* g& R) u4 K: m8 o. N
（1） 垃圾焚烧后产生的热烟气中含有大量的HCI、NOx、SO2、Cl2等酸性腐蚀气体，受热面的氧化膜被酸性气体破坏后，其裸露出来的铁（Fe）更容易受到腐蚀，受热面的腐蚀反应就一直会进行下去，而且随管壁温度升高，反应越剧烈，
W/ k6 V9 }1 x& W! _（2）处于垃圾焚烧环境中的金属材料，其表面上粘附堆积的粉尘中除金属氧化物外，还含有高浓度的碱金属和其他重金属的氯化物和硫酸盐，可与其他物质结合形成低熔点的共晶混合物，大大增加了高温部件金属材料的腐蚀速率。8 `( u1 f. Z. e3 I- u- s
（3）管壁温度对腐蚀的影响很大，是影响高温腐蚀的最重要的因素之一。在垃圾焚烧炉中，由于燃料含氯（Cl）成分高，与燃煤燃油锅炉相比，燃烧过程生成了更多的低熔点熔盐腐蚀物质，腐蚀程度随温度的变化更加剧烈。$ h& k( U5 V% i& \6 Y9 e: q
2、风力磨损
9 O- v' G) N0 l1 o& K/ z（1）炉膛上部温度低、风速大、燃料的颗粒度大产生炉膛顶部磨损。
; n# w! g( j4 y2 d) L- }（2）炉膛、过热器炉管和鳍片的间距小导致风阻大，风阻在拐角处容易产生涡流磨损。+ L. d9 f% f" Z
三、解决方案9 W2 T8 R+ f6 B5 B, ^! }; _/ Q
针对垃圾焚烧炉具体特性经过我们探索研究采用* g9 } h* H: Y& S! f3 f* K; y
镍基非晶MRC-70金属基复合材料+NCC-300高温纳米陶瓷涂层相结合的办法来解决垃圾焚烧炉对锅炉四管腐蚀问题。; B- K% I! L8 B# D6 Z7 @
1、镍基非晶MRC-70金属基复合材料
: ?9 l5 E- y9 ^镍含量达到55%以上，主要特点：高硬度、高耐磨；超低铁含量，高耐蚀；高结合强度，不用打底；采用电弧喷涂，性价比突出。 Z' ?$ D+ y! S7 v G' {0 B
2、NCC-300高温纳米陶瓷涂层
, b4 G) E6 a. ~ O/ I1 T NCC-300高温纳米陶瓷为水性无机纳米复合陶瓷涂料，航空级纳米复合陶瓷技术工艺，功效更稳定，涂层附着良好；耐高温冷热冲击，抗热震良好，隔热防腐一体完成，具有一定强度，涂料施工方便，省涂料，环保无毒害。1 z0 Z9 u6 a! C8 ]- k
3、针对垃圾焚烧炉氯离子腐蚀在高温作用下，NCC-300纳米涂料在高温催化下，与氯离子产生化学反应，产生一种钝化膜起到保护锅炉四管的作用，同时镍基非晶MRC-70中镍元素也是耐高温抗腐蚀的化学元素，共同高温反应抵制氯离子侵蚀，两种涂层结合各取所长共同保护锅炉四管，保证垃圾焚烧炉正常运行。/ {. G% x1 N) l# S* B# L# L
4、总结：我们公司针对垃圾焚烧炉采用镍基非晶MRC-70+NCC-300高温纳米陶瓷的解决方案，有效的解决了垃圾焚烧炉氯离子腐蚀严重的问题，解决了垃圾焚烧炉锅炉运行过程中因为腐蚀产生的安全隐患，提高了锅炉燃烧效率，为企业带来了一定的利益，得到了业主的一致认可。0 t0 V0 Z1 `0 |# w/ E6 b' n
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发表于 2021-12-29 15:43:47
发表于 2022-3-11 08:48:20
