垃圾焚烧发电锅炉定期检验常见问题探讨.pdf

2023年第6 期特种设备安全技术.1.垃圾焚烧发电锅炉定期检验常见问题探讨郡志鹏摘要垃圾楚烧发电是一项兼具环境保护和能源利用的产业，其经济效益、社会效益和环境效益都十分显著。在国家的大力支持下，我国的垃圾楚烧产业迅速发展起来。在城市生活垃圾的燃烧中，会排放大量的二恶英、烟尘、酸性气体和重金属等有害物质。锅炉的受热面很容易受到腐蚀，从而导致爆管、停炉等事故。为了做好垃圾焚烧发电锅炉的检验工作，文章就锅炉检验中容易发生的低温腐蚀、高温腐蚀、结焦积灰问题进行了讨论，并提出了具体解决措施，以便进一步做好焚烧锅炉的检验工作，更好的保证锅炉安全、高效地运行。关键词垃圾楚烧发电锅炉高温腐蚀低温腐蚀积灰结渣定期检验之间的交错运动下，依次经过炉排的干燥区、燃烧区、燃0 引 言尽区，直到燃烧尽从炉膛排出。机械式炉排炉的优点主进人“十四五”阶段，随着我国碳达峰、碳中和的不要是风机装机容量小，烟气的粉尘量小、炉内垃圾分布均断推进，我国的生物质能行业也将面临着巨大的机遇。生匀，料层稳定等优点。缺点主要有技术相对复杂；投资较物质发电是指将生物质所拥有的生物质能进行发电（包括高；燃烧效率较低，产气量低，烟气处理系统较复杂。农林生物质、垃圾焚烧和沼气发电）。2 0 2 0 年，在我国流化床焚烧炉结构包括分选机、进料口、流化床、破的生物质能发电结构中，垃圾焚烧发电的累积安装容量为碎机等部分，炉内利用石英砂为热载体，垃圾在流化床中51.9%，是最大的一部分。垃圾焚烧与我国的中长期发展进行焚烧，在焚烧之前通过喷油方式对石英砂进行加热，计划相一致，而垃圾焚烧发电则与目前碳达峰、碳中和的使其温度达到燃烧需要的温度，这时经过粉碎机粉碎的垃方针相一致，也更能够高效地完成国家部委所提出的“减圾将投人到炉中，当石英砂与垃圾充分混合后，开始快速量化、资源化、无害化”的目标。燃烧。流化床焚烧炉优点有单炉处理量大、处理速度快；生活垃圾主要由塑料、厨余、橡胶、生物质等组成，燃烧温度均匀、燃烧速度快且燃烧完全；焚烧强度高，单垃圾焚烧所产生的污染物主要有SO2、H Cl 和HF、NO x、位炉床面积单位时间处理垃圾量大；床内无转动机械设备，CO、二恶英类、重金属等，由于烟气成分复杂导致受热所以制造简单，造价比较低。缺点主要有动力消耗大人炉面极易遭受腐蚀，容易发生爆管事故。另外，由于垃圾热垃圾需要破碎、烟气粉尘含量高，磨损量较大；需要配比值不稳定和水分剧烈变化，因此锅炉燃烧过程更难控制。一定量的煤。所以，针对垃圾焚烧炉在定期检验中容易产生的问题，进2垃圾焚烧锅炉检验常见问题分析行深人的分析和探讨，具有十分重要的意义。近年来，大量学者都对锅炉的定期检验容易发生的问题进行了相关的研究，锅炉定期检验能够有效提高机组运行的经济性和安全性，本文针对垃圾焚烧锅炉检验中易出现的高温腐蚀、低温腐蚀、受热面积灰问题进行探讨和分析。1垃圾梵烧发电锅炉的炉型结构与国外相比，我国的垃圾焚烧发电技术的起步相对较晚。根据我国的实际国情，垃圾焚烧发电锅炉的炉型主要有机械炉排焚烧炉和循环流化床炉。机械炉排燃烧技术拥有完整的技术和系统，它的工作原理是：垃圾从进料斗口进人斜坡式的炉排，垃圾在炉排收稿日期：2 0 2 3-0 4-102.1垃圾楚烧锅炉积灰结焦“积灰”是指在灰煜的融化温度之下，灰尘在受热表面的积累。一般可以按照以下几个方面来区分：（1）按照飞灰的温度区间，可以将其分为炉渣，高温沉积灰，低温沉积灰。（2）按沉积物的强弱可将其划分为疏松沉积物和粘结性积灰。在当前的生活垃圾焚烧系统中，灰渣沉积是一个非常复杂的物理和化学过程，它对焚烧系统的正常工作有很大的影响。相对于燃煤锅炉和生物质锅炉，生活垃圾组成变化很大，具有发热值低、水分含量高、质量差等特点。垃圾焚烧炉内会发生不同类型的气体、液体和固体的反应。如果在锅炉水冷壁、过热器及再热器中产生的积灰、结焦，会让受热面的传热能力变得更差，从而会让锅炉的.2特种设备安全技术2023年第6 期热效率变得更低。严重的积灰、结焦会导致锅炉受热面腐蚀，甚至会出现意外停炉的情况。造成经济损失和安全隐患。积灰带来的问题主要在经济性和安全性两个方面，防治积灰对于流化床垃圾焚烧的发展和推广具有重要意义。2.2垃圾楚烧炉高温腐蚀高温腐蚀主要发生在水冷壁、过热器上。高温腐蚀包括氧化腐蚀、熔融盐腐蚀、氯腐蚀以及混合型腐蚀等多种类型。燃煤电厂含氯量比较低，发生的氯腐蚀并不严重，我国的垃圾焚烧发电炉由于含有比较多来源于垃圾的氯，容易发生氯腐蚀。我国目前的垃圾分类处于起步阶段，生活中的固体废弃物包括了厨余物、废塑料、轮胎、废金属、废旧电器家具等。橡胶类、厨余、纸制品等垃圾在焚烧炉燃烧会生产大量的腐蚀性产物，产生的腐蚀性产物主要有HCl、Cl 2、Na Cl（g）、K Cl（g）、Pb Cl（g）、Z n Cl（g）等。Cl,气体和HCI气体会引起金属的腐蚀，从而形成氯化物。在水冷壁、过热器管壁上的腐蚀机理如下：氯化氢溶解在焦硫酸盐中，破坏了管壁金属表面的氧化膜Fe,O,+6HCl2FeCl,+3H,0腐蚀产物和其他的氯化物（RCl）一起进人熔融槽，与管壁相接触时，会发生以下的反应：Fe+2FeCl,3FeCl24FeCl,+3022Fe20,+6Cl,同时，氯气氧化能力也很强，它与金属和氯化物相互作用，会产生以下反应：Cl,+2FeCl,2FeCl,2Fe+3Cl,2FeCl,另外，HCI进人熔池后，还会与金属发生以下反应：Fe+2HCl FeCl,+H,FeO+2HCl FeCl,+H,O只要焚烧发电炉内HCl、Cl,和O,得到不断补充，腐蚀反应就一直会进行下去。同时高浓度的碱金属、碱土金属和其他重金属的氯化物和硫酸盐发生复杂的反应，在管道受热面形成熔渣，也会增加对热交换面造成严重的腐蚀破坏。烟气温度越高，腐蚀速率也越大。2.3垃圾楚烧炉的低温腐蚀低温腐蚀又被称作露点腐蚀，低温腐蚀的形成机理主要是：垃圾的组成成分中包含了大量的S、C l，垃圾中的硫被燃烧之后，会产生SO2、SO 3，而这些SO,又会与烟气中的水蒸气相结合，变成H,SO4，因此，烟气的露点会大幅度上升。硫酸蒸汽在受热表面的温度低于露点的情况下会形成凝结，从而导致了受热面的腐蚀，这就是所谓的低温腐蚀。在垃圾焚烧锅炉运行过程中，由于尾部受热表面烟气及管壁温度偏低，会导致省煤器及空气预热器发生低温腐蚀。在燃烧时，垃圾中硫的化学方程式为：硫燃烧的：S+O,=SO2;硫化物燃烧的：RS+02SO2;硫化铁燃烧的：4FeS,+11022Fe,0,+8SO2。SO,与氧原子反应生成SO3。SO,+O=SO 3，炉内原子氧越多，更多的SO,转换成SO3，腐蚀程度愈重。影响烟气的酸露点温度主要有水蒸汽含量、烟气压力、炉膛内配风不均、温度场分布不均、炉膛停留时间长短、烟道漏风和流场分布不均等。低温腐蚀达到一定程度下，不仅会降低设备的工作可靠性，而且会加大设备的维护费用。同时，低温腐蚀也严重影响设备的安全稳定运行。3垃圾梵烧发电锅炉检验问题防范措施3.1做好日常的检验准备为保证垃圾烧锅炉定期检验工作的顺利进行，必须做好相应的准备工作。在开始对锅炉进行质量检验之前，应让锅炉停止运行，将锅炉体系中的阀门开关全部打开。与此同时，还需准备锅炉的出厂资料、安装检验等技术资料，在检验人员对这些技术资料进行了初步审查之后，应根据被检锅炉的炉型结构特点，实际使用特点结合电厂提供的大修计划编制检验方案。重点应是同类型锅炉频发性缺陷部位，制造厂缺陷返修部位，上次检验的缺陷部位，该炉多次发生故障的部位，根据运行记录分析确定可能产生缺陷的部位，设置监视段部位。在对垃圾焚烧锅炉内部检验中，除做好常规锅炉的安全准备工作，应充分考虑二恶英和重金属可能对检验人员健康、安全所产生的不利影响。在进行检验之前，应该对炉膛中的气体进行取样化验，在确定了炉膛和尾部烟道中没有危害到人类健康的气体成分之后，才可以进行检验。检验过程中要求检验人员佩戴防毒、防尘口罩，最大限度地保障人员健康、安全。3.2积灰问题的处理3.2.1控制炉膛的温度炉温对灰渣熔融特性有很大的影响，通过对炉温的控制可以有效地预防积灰结焦。通过对一次风温的调整，对锅炉的负荷进行合理的调节，使锅炉的蒸发不超过额定蒸发量。锅炉的操作人员要根据作业指导书，定期对炉温和负荷进行检查记录，如果出现了超温或超负荷的情况，要及时对锅炉负荷进行调节。确保温度测量点的精确性，锅炉运行中定期检查温度是否出现偏差、温度是否长期无变化等，必要时检查热电偶是否损坏。3.2.2合适的锅炉吹灰方式对锅炉吹灰方式进行合理的选择，可以有效地清除受2023年第6 期热面上的积灰，从而减少管壁形成结焦。锅炉吹灰方式主要分为蒸汽吹灰、激波吹灰、声波吹灰。在垃圾焚烧锅炉中，灰颗粒的熔点较低、粘结性高，易在管壁外表面形成焦层。与声波吹灰、激波吹灰相比，蒸汽吹灰能直接吹走受热面上的灰颗粒，对粘结性强、熔点低的灰颗粒有很好的清除作用，更适合于垃圾焚烧锅炉，吹灰效果更佳。蒸汽吹灰装置可安装在炉膛、水平烟道、竖直烟道等区域，定时定点的对锅炉受热面进行吹灰亦非常重要，锅炉吹灰频率及风速与受热面出口烟气温度相关，通过不断地对吹灰装置的频率及风速进行调整，有效地提高了吹灰效率。3.2.3控制含氧量氧量对锅炉结焦、积灰有重要的影响，锅炉正常燃烧运行时，氧量一般控制于6%9%之间，当氧量低于燃烧所需氧量时，燃料会出现燃烧不完全的现象，未燃尽的有机物颗粒会在烟道内形成一定的沉积。另外，因氧量不足炉膛易形成还原性气氛，会造成无机物灰渣的熔点降低，致使锅炉在正常运行时，发生积灰和结焦。所以，要根据实际的运行工况，不断地调整一次风和二次风的配风比，以使锅炉的含氧量保持在一个合理的范围之内，以防止烟道内形成还原性气氛。3.3高温腐蚀问题的处理3.3.1涂层保护在金属表面增加涂层是一种防高温腐蚀的措施。涂层能够有效的限制或延缓腐蚀，不存在换热效率降低的问题。涂层应具备与基体结合力强，具有较高的抗热腐蚀、热疲劳性能等性能，同时热膨胀系数要与炉管基体材料相近。喷涂层表面要求平整、光洁、致密、均匀，且和基体结合完好，无起皮、开裂、麻面、脱落等缺陷。目前，防腐涂层的技术主要有堆焊、激光熔覆、微熔焊以及冷喷涂，应结合锅炉受热面的结构特点和锅炉燃烧特性来选择对应的涂层方式。3.3.2添加Ca基添加剂Ca基吸收剂如Ca（O H）2、Ca CO 等会吸收垃圾焚烧过程中生成的大量HCl和Cl2。向炉膛中添加 Ca基吸收剂后，减少了酸性气体腐蚀，但碱金属腐蚀会加强。Ca与焚烧炉中的碱金属在高温下形成低熔点共融物，一定程度增大了积灰腐蚀。因此需要及时调整吹灰频率，保证吹灰的有效性。3.4低温腐蚀问题的处理3.4.1合理布置受热面结构和清灰装置与燃煤锅炉相比，垃圾焚烧锅炉的受热面更易出现腐蚀和积灰现象，因此在进行受热面设计布置时，既要确保有足够的吸热量，又要考虑管壁的腐蚀和积灰问题。为使省煤器能长期安全运行，省煤器可采用立式垂直的结构，特种设备安全技术受热面管排为蛇形管结构，管排采用顺列布置，管排间距离设置的尽量的大。在设计上，一方面要对受热面进行合理的布置，另一方面要增加吹灰装置。吹灰装置应均匀布置，保证管子受热面的清灰效果。通过合理的设计省煤器和对管子定期清扫积灰，可有效避免或减少管子的腐蚀泄漏及积灰情况，保证了受热面的传热效果。3.4.2提高受热面壁温，降低过量空气系数锅炉的热损失与锅炉尾部排烟温度相关，温度越高，热损失越大，在锅炉上设置加热装置或热风循环装置，可有效保障锅炉经济性的同时降低低温腐蚀。根据大量的研究表明，当过量空气系数小于1.0 5时，可有效缓解低温腐蚀，通过加强锅炉作业人员的技术培训、定期对设备进行检修和维护保养、强化燃烧调节、严格控制锅炉含氧量等措施，可有效防止低温腐蚀。4结语总之，由于垃圾焚烧发电锅炉在运行的工况条件相对复杂，较燃煤锅炉更易带来安全隐患，针对焚烧锅炉在定期检验中的重点问题提出相应预防策略。预防高温腐蚀可采用涂层防护、添加Ca基添加剂。预防低温腐蚀可采用合理布置受热面结构和清灰装置、提高受热面壁温、降低过量空气系数。预防积灰结渣可采用控制炉膛的温度和采用合适的锅炉吹灰方式。通过不断优化定期检验工作，提高检验人员技术水平，有利于保障垃圾焚烧发电锅炉安全稳定运行、延长设备的使用寿命。参考文献1】胡杰，王勋，陈磊，垃圾楚烧锅炉积灰结焦的影响因素研究 清洗世界,2 0 2 1,37（12）：37-38+40.2赵海波，宋蔷.碳达峰、碳中和背景下我国垃圾楚烧发电行业发展展望 J开发性金融研究,2 0 2 1（0 4）：11-2 0.3吴忠强，张玉路，锅炉定期检验常见问题分析与要点 化学工程与装备,2 0 2 1（0 7）:2 2 0-2 2 1.4胡玉平，吴海泓，杨旭，李冬如，薛建虹，李增强，城市垃圾楚烧锅炉的应用及发展前景 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