垃圾焚燒過程中產生的煙氣含有大量的氯化氫等腐蝕性氣體和灰分,會對余熱鍋爐系統中的各換熱部件產生嚴重腐蝕。如鍋爐采用中溫次高壓參數,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,高參數余熱鍋爐的維護成本和運行風險比中參數的大。

垃圾焚燒發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為腐蝕與溫度關系圖。

圖1管壁溫度與腐蝕速度的關系

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

表1中參數和高參數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)自然循環鍋爐的推薦值。

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

圖 2 A廠水冷壁腐蝕部位

爐膛內耐火墻磚與光管過渡區域、通道轉彎處均屬于水冷壁的高溫腐蝕。實驗證明,產生爐膛水冷壁高溫腐蝕的條件:a.水冷壁附近出現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生的條件。

研究表明,當燃料成分中含氯量%0.35%時,腐蝕傾向將很高且FeCl2的熔點為282,并能顯著揮發,使管壁直接暴露于煙氣中,導致進一步腐蝕。而在爐膛內耐火墻磚與光管過渡區域、通道轉彎處兩個區域煙氣溫度均比較高(大于800),并且煙氣轉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A廠的調查發現,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。