江西科技師範大學嚴凱垃圾焚燒發電鍋爐中的高温腐蝕問題優化措施_風聞

摘要簡介

在全球聚焦氣候變化、我國全力推進“雙碳”目標的大環境下，垃圾焚燒發電作為處理城市生活垃圾並實現能源回收的重要途徑，其重要性日益凸顯。然而，垃圾成分的高度複雜性使得焚燒發電鍋爐面臨嚴峻的高温腐蝕問題，不僅縮短了鍋爐的使用壽命，增加了發電廠的運營成本，還對“雙碳”目標的順利達成形成阻礙。

本文深入剖析了垃圾焚燒發電鍋爐的高温腐蝕現象，探究了“雙碳”背景下出現的新挑戰，並針對性地提出了一系列優化措施，涵蓋工藝優化與材料改進等多個方面，旨在為提升發電鍋爐的使用壽命、降低發電廠成本提供理論支撐與實踐指導，推動垃圾焚燒發電行業在“雙碳”征程中穩健發展 。

主要內容

一、焚燒發電鍋爐中高温腐蝕現象

（一）高温氣相腐蝕

生活垃圾含氯多，焚燒時以HCl形式釋放。常見垃圾焚燒發電鍋爐工作温度在400 - 800℃，少量HCl即可引發嚴重氣相腐蝕。其遵循“活化氧化”機制，HCl與O₂反應生成Cl₂，Cl₂與金屬生成不穩定且易揮發的金屬氯化物。金屬氯化物揮發後在高氧區被氧化，釋放Cl₂又回金屬表面繼續腐蝕，導致金屬損失，引發水冷壁減薄、管路爆炸等事故，增加維護成本。

（二）高温熔鹽腐蝕

城市生活垃圾成分複雜，含多種有害元素。燃燒氣體中揮發性氯化物在管道表面冷凝，與SO₂或SO₃反應生成鹼金屬硫酸鹽，垃圾中的金屬元素也生成金屬氯化物和硫酸鹽，形成低熔點共晶混合物，在高温下加速腐蝕。腐蝕機制包括金屬氯化物硫酸鹽化，以及鹼金屬氯化物破壞金屬保護性氧化膜引發氣相腐蝕，致使器件失效，影響鍋爐工作。

二、焚燒發電鍋爐中的腐蝕問題及優化措施

（一）“雙碳”背景下發電鍋爐中的腐蝕問題

“雙碳”目標推動垃圾焚燒發電發展，但垃圾分類使入廠垃圾含氯量增加，加劇高温腐蝕，鍋爐故障率上升。垃圾焚燒含化石基垃圾，排放CO₂併產生二噁英等有毒有機物，處理成本高。提高焚燒温度雖可減少有毒氣體排放、提升發電效率，卻會加速金屬腐蝕。

（二）提升發電鍋爐腐蝕性能的優化措施

隨着垃圾焚燒發電技術的廣泛應用和不斷推廣，為了確保設備的正常運行、降低生產成本並提高發電效率，高温腐蝕防護措施也在不斷地創新與發展。目前，主要的防護措施可以分為一級措施和二級措施。

一級措施主要側重於優化焚燒發電鍋爐的工藝條件，儘可能減少腐蝕因素帶來的不利影響。許多焚燒發電廠開始採用混合燃燒的方式，通過添加富含硫和鋁硅酸鹽的燃料，或者將富含硫元素的煤與生活垃圾進行混燒。這種方式不僅能夠提高燃料的熱值，提升發電效率，還能夠有效地緩解發電鍋爐的腐蝕問題。

同時，添加Ca(OH)₂、CaO、CaCO₃等抑制氯腐蝕的添加劑也是一種常見的做法。此外，通過優化焚燒發電鍋爐的燃燒條件，合理佈置一次風和二次風噴嘴，確保過量空氣係數處於合適的範圍，使燃燒產生的煙氣分佈均勻，穩定爐膛口的温度和煙氣速度，能夠有效地防止嚴重的局部腐蝕現象的發生。

二級措施則主要從材料選擇的角度出發。一方面，積極開發新型的高性能防腐蝕材料。例如，鎳鐵基高鉻合金、高鉻鉬鎳基合金和高硅鉻鎳基合金等已被應用於焚燒鍋爐加熱管。這些合金材料在400 - 600℃甚至800℃左右的高温環境下，都能夠表現出良好的高温強度和耐腐蝕性能。

另一方面，採用高速氧燃料（HVOF）熱噴塗、激光熔覆、堆焊等輔助措施來改善現有材料的性能。不同的塗層系統適用於不同參數的垃圾焚燒發電鍋爐，需要根據實際情況進行合理選擇，以提升鍋爐的腐蝕性能。

原文鏈接：

https://www.stpaper.cn/microapp/explore/resources/article/0d59e1af856fdba040d082d2a99e6d85