垃圾焚烧炉余热锅炉过热器高温腐蚀及结构改进措施.pdf

18工业锅炉2010年第6期(总第124期)文章编号:1004-8774(2010)06-18-03垃圾焚烧炉余热锅炉过热器高温腐蚀及结构改进措施张云鹏,郁鸿凌,刘峰,魏冉冉,张德莉(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)SuperheaterHighTemperatureCorrosioninWasteIncinerationBoilerWasteHeatBoilerandIts第一作者:张云鹏,StructureImprovement热能工程专业,硕士研究生(在读),主要ZHANGYun-peng,YUHong-ling,LIUFeng,WEIRan-ran,ZHANGDe-li研究方向是锅炉节(CollegeofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaifor能技术。ScienceandTechnology,Shanghai200093,China)摘要:对垃圾焚烧炉余热锅炉过热器高温腐蚀机理进行分析的基础上,考虑各种硫酸盐及氯化物熔点范围,选取450为过热器壁面高温腐蚀节点温度,并对某垃圾焚烧厂500t垃圾日处理量余热锅炉3级过热器进行结构改进,降低过热器最高壁温及最高壁温处烟气温度,从而减轻了高温腐蚀程度,并实现了较好的经济性。关键词:垃圾焚烧;高温腐蚀;节点温度;结构改善中图分类号:TK223.3+2文献标识码:B0引言气体对管壁的间接和直接腐蚀,以及焦硫酸盐和碱垃圾焚烧炉余热锅炉是转换焚烧垃圾产生的热金属对管壁的熔盐腐蚀。氯化物和氯气对过热器管壁的腐蚀机理如量的关键设备,目前在国际上已得到广泛使用。对下[1]一体式余热锅炉的过热器而言,其烟气成分、烟气温:度等因素对过热器的腐蚀远高于一般常规锅炉过热HCl溶于焦硫酸盐中,破坏管壁氧化膜和金属器,为达到防腐蚀要求,通常采用提高钢材等级方Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H3O法,使得设备造价大幅度增长。考虑我国垃圾焚烧腐蚀产物与其它氯化物(RCl)一起,渗入熔池,炉余热锅炉的运行参数一般采用中温中压工况(4当接触到管壁,发生下列反应:MPa,400),蒸汽温度低于400,可以通过改变Fe+2FeCl33FeCl2锅炉结构型式和受热面布置位置,以控制进入过热4FeCl3+3O22FeO3+6Cl2器的烟气温度,使受热面壁温避开高温腐蚀严重区同时,烟气中的氯气也具有很强的氧化性,与管域,从而使锅炉达到安全运行和降低锅炉制造成本壁金属及氯化物作用发生如下反应:的目的。Cl2+2FeCl22FeCl31过热器烟气高温腐蚀2Fe+3Cl22FeCl3此外,HCl进入溶池还可能与金属发生下列反垃圾焚烧炉余热锅炉高温过热器的高温腐蚀过应:程一般是经过纯气体腐蚀、熔盐腐蚀、固相附着物参Fe+2HClFeCl2+H2与的气体腐蚀、腐蚀气体参与的熔盐腐蚀等一系列FeO+2HClFeCl2+H2O复杂的、持续的腐蚀反应。腐蚀产物中FeCl3的熔点为303,能显著挥高温腐蚀主要是氯化物气体(HCl)和SO3、Cl发。只要HCl、Cl2和O2得到不断补充,腐蚀反应就一直会进行下去。随管壁温度升高,腐蚀反应越剧收稿日期:2010-06-04烈,以上反应在管壁温度为400~600时最为活跃。节能与改造垃圾焚烧炉余热锅炉过热器高温腐蚀及结构改进措施19除此之外,处于垃圾焚烧环境中的金属材料,其硫化酸盐与氧化膜反应如下:表面上粘附堆积的粉尘中除金属氧化物外,还含有3R2S2O7+Fe2O32R3Fe(SO4)3高浓度的碱金属、碱土金属和其他重金属的氯化物3R2SO4+Fe2O3+3SO32R3Fe(SO4)3和硫酸盐,其中PbClc2、ZnCl2和SnCl2都是低熔点R3Fe(SO4)3对管壁无保护作用,于是管壁金属的氯化物,其他的氯化物如NaC,lKCl和FeCl2熔点再次氧化,腐蚀向深层进一步延续。由此可见,过热虽不太低,但可与其他物质结合形成低熔点的共晶器腐蚀程度与腐蚀产物熔点、挥发点等密切相关,因混合物,大大增加了高温部件金属材料的腐蚀速率。此,改进锅炉结构使得过热器管壁温度处于安全合表1给出了垃圾焚烧环境中较为常见的几种金属氯理范围内是保证锅炉安全有效运行的关键。图1表化物或其共晶盐的熔点。示了焚烧炉余热锅炉中受热面管壁温度与腐蚀速度表垃圾焚烧环境中几种金属氯化物或其共晶盐的熔点[2]1的关系。从图1中可看出,当管壁温度达到450熔点/混合比%熔点/以上时,锅炉受热面高温腐蚀呈现加剧的现象,主要FeCl267625NaCl+75FeCl3156是由于一些腐蚀产物达到挥发点[3],开始分解或者FeCl33036