垃圾焚燒發(fā)電鍋爐受熱面頻繁保管原因分析及解決措施探討

楊桂海

華電青島發(fā)電有限公司 山東 青島 266031

1 爆管部位現(xiàn)象和原因分析

1.1 爆管部位和爆管事故規(guī)律

當垃圾焚燒鍋爐爆管發(fā)生的時候，一般來說都會發(fā)生在高溫過熱器或者是部分低溫過熱器的迎風面位置。過熱器的迎風面整體呈現(xiàn)出彈坑形狀的大面積剝落減薄，只需要用焊條進行點戳就會發(fā)生破裂。通過測厚儀對其相應(yīng)的壁厚進行檢查后發(fā)現(xiàn)，一般來說這些迎風面都會因為腐蝕剝落，其壁厚在一毫米以下的水平。每次在停爐對其停爐檢測的時候往往會發(fā)現(xiàn)管壁會由于腐蝕剝落的問題而產(chǎn)生一些減薄現(xiàn)象。很多項目在兩年過后，會發(fā)生爆管隨時發(fā)生的情況[1]。具體見表1所示。

表1 垃圾焚燒新投產(chǎn)余熱鍋爐爆管運行統(tǒng)計表

1.2 爆管原因

由于垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣當中含有大量的氯以及金屬元素，其實際組成成分非常復雜，這些元素或者是化合物和煙氣混合交融形成的混合物熔點比較低。如果煙氣的溫度達到650℃以上的時候，這些混合物團粒會以融熔狀黏附到高溫過熱器管束的表面。通過化學作用以及電化學作用慢慢侵蝕管束機體的外表面，從而進一步造成管束變薄，最終引發(fā)爆管事故。在最開始的時候，垃圾焚燒發(fā)電鍋爐出現(xiàn)爆管問題的頻率并不是很高。當前國內(nèi)很多垃圾焚燒鍋爐頻繁爆管原因主要有以下幾個方面的內(nèi)容：

首先，鍋爐的一些高參數(shù)和設(shè)計不匹配是引發(fā)爆管現(xiàn)象的主要原因。當前，國內(nèi)垃圾焚燒鍋爐普遍采用5.0MPa、485℃的蒸汽參數(shù)。而在這樣的情況下，垃圾焚燒鍋爐高低溫過熱器頻繁腐蝕爆管的問題隨之出現(xiàn)。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因在于垃圾焚燒鍋爐的主蒸汽采用了一些高參數(shù)。雖然按照熱力學的相關(guān)內(nèi)容把20號鍋爐鋼換成12Cr1MoV。然而，由于高溫過熱器在使用的時候其相應(yīng)的受熱面積灰污染指數(shù)缺乏一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此從最開始設(shè)計工作進行的時候?qū)Ω哌^節(jié)和受熱面布局等一系列內(nèi)容都缺乏一些科學的依據(jù)。從當前已經(jīng)投入正常運行的各個項目來看，當垃圾焚燒爐用過一年之后，其高溫過熱器管束表面積腐蝕程度將會隨著時間的不斷推移呈現(xiàn)高斜率增長。由于鍋爐在運行的過程當中，相應(yīng)的換熱進一步減少，從而進一步使得高溫過熱器粗的煙氣溫度長期超過650度。進一步形成惡性循環(huán)，嚴重的困擾了整個行業(yè)的進一步發(fā)展。

其次，工業(yè)垃圾多、垃圾成分復雜也是造成余熱鍋爐頻繁爆管的重要原因之一。由于我國目前垃圾分類相關(guān)工作進行得并不是十分充分，而且產(chǎn)生垃圾的量相對來說比較小。因此為了進一步提高焚燒過程當中的發(fā)電量，國內(nèi)的垃圾焚燒發(fā)電項目焚燒工業(yè)垃圾的情況十分普遍。然而工業(yè)垃圾當中一些鹽分、氯以及其他元素和一些腐蝕性的物質(zhì)含量普遍很高，從而進一步導致產(chǎn)生的煙氣具有更強的腐蝕性。一旦黏附于高溫過熱器表面將會使腐蝕進一步加劇，導致爆管問題頻頻發(fā)生。

2 分類系統(tǒng)性解決方法

根據(jù)文章上述分析不難發(fā)現(xiàn)，要想對垃圾焚燒余熱鍋爐高溫過熱器頻繁爆管的問題進行全方位的解決，就必須要采用一些系統(tǒng)的方法全方位的控制各個方面的要素。然而，在實際控制工作進行的過程當中要想兼顧各個方面的內(nèi)容實踐起來有著相當?shù)睦щy，采用單純的技術(shù)無法使其得到全面的解決。因此在實際工作的過程當中，要全方位的結(jié)合鍋爐的具體規(guī)模、垃圾量以及垃圾成分等各個方面的因素綜合對其進行考慮。

首先，對于一些垃圾量充足，而且垃圾處置費合理的中小規(guī)模垃圾焚燒發(fā)電項目來說，在余熱鍋爐實際使用的過程當中應(yīng)該采用4.0MPa、400℃參數(shù)的垃圾焚燒爐。這種類型的項目，在運行的過程當中，不應(yīng)該過度追求創(chuàng)新，應(yīng)該采用一些成熟的中溫中壓垃圾焚燒爐。同時還需要嚴格地控制好入廠垃圾的具體成分，避免其超負荷運行。雖然發(fā)電量在一定程度上減少，但是由于運行過程當中的穩(wěn)定性比較強，因此其綜合效益和綜合經(jīng)濟效益可以得到很好的保障。

其次，對一些已經(jīng)采用了高參數(shù)和大型垃圾焚燒的發(fā)電項目應(yīng)該采用對受熱面全面CMT堆焊的系統(tǒng)化方法。當前，國外國內(nèi)采用5.0 MPa 、485℃以上的高參數(shù)垃圾焚燒爐以及余熱鍋爐屬于創(chuàng)新行為。因此，一些可依據(jù)的研究成果以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)比較少。從已經(jīng)投入運行的項目來看，高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐在應(yīng)用的過程當中高溫過熱器、低溫過熱器等受熱面都出現(xiàn)了較為嚴重的腐蝕爆管，嚴重影響這些項目的經(jīng)濟效益[2]。

根據(jù)初步實踐可以采取以下系統(tǒng)化的方法：

從設(shè)計源頭采取一系列方法，比如增大高溫過熱器的節(jié)距，采用250～300毫米。其次，要進一步加強運行控制，加強對入廠垃圾的管理力度。減少焚燒一些高鹽高腐蝕性的工業(yè)垃圾。要對受熱面進行全面的CMT堆焊。應(yīng)該采取一些強度相對來說比較高和抗腐蝕性能良好的材料INC-ONEL 625。

3 結(jié)束語

從國內(nèi)有幾個已經(jīng)實施以上措施的垃圾焚燒余熱鍋爐運行實際情況來看，效果十分顯著，連續(xù)運行2.5年無爆管現(xiàn)象,因此證明該方法有效。