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垃圾焚烧炉腐蚀及625合金堆焊对受热面管排的防护

阿斯米合金  2020-10-5 11:18:21  4397
内容摘要:垃圾炉焚烧烟气中存有高Cl和SO2含量,发现Cl含量明显高于SO2含量,所以主要以氯化物腐蚀为主。通常采用在锅炉管外壁,采用堆焊耐高温腐蚀镍基合金材料的方法在锅炉受热面堆焊一层耐高温耐腐蚀镍基INCONEL625合金材料...

垃圾焚烧发电是当前处理生活垃圾的有效办法,具有减容化、无害化和资源化特点。由于垃圾成分的复杂性和不均性,在焚烧过程中会产生各种强腐蚀性介质,主要为氯化物、硫化物。经分析,垃圾炉焚烧烟气中存有高Cl和SO2含量,发现Cl含量明显高于SO2含量,所以主要以氯化物腐蚀为主。

Cl往往以气态HCl、Cl2和金属氯化物KCl、NaCl、ZnCl2、PbCl2等沉积物出现在焚烧环境中。

在焚烧炉的高温含氯气氛中,除直接气相腐蚀外,这些金属氯化物低熔点灰份沉积盐与金属表层的氧化膜发生氧化还原反应,腐蚀接触到的金属基体。另外,还会与烟气中其他无机盐共同沉积在金属表面,形成低熔点共晶体,大大降低积灰的熔点,在高温的管壁上产生熔融性的腐蚀性盐,在积灰-金属交界面就会形成局部液相,形成二次电化学腐蚀氛围。

基体金属发生阳极溶解,相应气氛中的两种氧化剂O2和Cl2被还原,基体金属进一步被氧化并结合成疏松的氧化物粒子形式沉积,或与Cl-结合生成氯化物。

这样,随着腐蚀的进行,在熔融氯化物的外表面形成一层疏松的外氧化膜,金属离子在熔融盐中的扩散速度较大,这一电化学过程严重侵蚀锅炉的水冷壁、过热器等部位的金属构件,导致其性能提前退化及失效。

此外,垃圾炉中硫化物对换热面的腐蚀也是不容忽视的,硫的腐蚀主要是碱金属盐的热腐蚀,即Na3Fe(SO4)3及K3 Fe(SO4)3的腐蚀。


垃圾焚烧炉腐蚀,INCONEL625堆焊,炉排腐蚀防护


综上,垃圾炉内金属及受热面管在以上腐蚀环境中逐渐被侵蚀、消耗。同时,垃圾燃烧时产生的大量灰粉冲刷受热面管,对受热面管外表面造成不同程度的磨损。在多重因素共同作用下,受热面管从外向内不断地被氧化、腐蚀和磨损,使之逐渐减薄,当局部承受不了管内水汽压力时,则会发生爆管。


针对余热锅炉受热面管排(也叫排管,炉排)的腐蚀问题,通常采用在锅炉管外壁,采用堆焊耐高温腐蚀镍基合金材料的方法(传统的堆焊方法对锅炉管基材损伤严重,且稀释率在10%~20%之间,难以满足使用要求)。采用CMT(Cold Metal Transfer)焊接系统,在锅炉受热面堆焊一层耐高温耐腐蚀镍基INCONEL625合金材料,可有效解决受热面管的腐蚀问题,延长锅炉的使用寿命。

垃圾焚烧发电厂采用CMT堆焊INCONEL625镍基合金材料防护措施后,取得效果显著:

(1)在高负荷運行情况下,通常运行1年左右就要因为高温腐蚀爆管而进行换管,而采取该防护后,防护层使用寿命可达5年以上,实现了垃圾焚烧发电厂的安全生产稳定运行。

(2)解决了受热面腐蚀问题,其锅炉受热面的承受极限温度有明显提升,日处理垃圾量增加可达30%,取得了良好的社会效益。

(3)管壁积灰问题得到了很好改善,提高了热转换效率,从而提高了垃圾焚烧的发电量,经济效益显著。


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