・６６・ 能源研究与管理２０１４（２） 开发与应用 垃圾焚烧锅炉省煤器的低温腐蚀及设计简介 邹嵘 ３３０００１） （江联重工集团，南昌摘要：目前采用垃圾焚烧方式已成为城市垃圾处理主要方式之一，但垃圾焚烧后产生的烟气会对锅炉受热面造成 腐蚀和积灰，往往影响锅炉的稳定运行，给电厂造成经济损失．．通过了解垃圾焚烧炉中省煤器的低温腐蚀原因，提 ｍ受热面的防护措施，以提高受热面使用寿命。 关键词：垃圾焚烧锅炉；腐蚀；给水加热器；排炯温度 中图分类号：ＴＫ２２３．３ ３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００５－－７６７６（２０１４）０２—００１７—０３ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅａｓｏｎｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ Ｗａｓｔｅ Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ Ｂｏｉｌｅｒ ＺＯＵＲｏｎｇ （Ｊｉａｎｇｘｉ Ｊｉａｎｇｌｉａｎ Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３０００ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｍａｊｏｒ ｗａｙ ｏｆ ｃｉｔｙ ｇａｒｂａｇｅ ｄｉｓｐｏｓａ１．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｃａｎ ｃａｕｓｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｆｏｕｌｉｎｇ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ，ｏｆｔｅｎ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ，ｃａｕｓｉｎｇ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏｓｓｅｓ ｔｏ ｐｌａｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｒ ｆｕｒｎａｃｅ，ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｖａｎｃｅｄ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｈｅａｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ￣：ｗａｓｔｅ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｏｉｌｅｒ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｆｅｅｄ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｅｒｓ；ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 引言 随着我国城镇化的推进，城镇的规模在不断扩 大，城镇人口也在迅速增多；目前我国城市生活垃 偏低，从而引起尾部受热面的低温腐蚀，因此，垃 圾焚烧锅炉受热面设计时必须加以考虑。 １ 垃圾焚烧锅炉低温腐蚀的原因 １．１ 概述 圾累积堆存量超过６５亿ｔ，侵占约３５亿ｍ 土地， 已有２／３的城市被垃圾包围，由于垃圾会对环境造 成恶劣影响，国家已将垃圾焚烧占比从２０％增长到 ３５％；采用垃圾焚烧法，处理垃圾量大，减容量大， 体积可减少９５％，真正体现了垃圾［ 】“减量化、无 害化、资源化”利用。 省煤器是利用锅炉尾部烟气热量加热给水，减低 排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料的一种装置圜。 它一般布置在锅炉的尾部烟道内，垃圾锅炉中省煤器 后不再布置烟气空预器，而直接进入锅炉出口烟道。 空气预热器是采用蒸汽加热，单独布置。 垃圾焚烧时，由于垃圾组成成分复杂【 ，包括： 餐厨物、橡胶、纤维、竹木、塑料等，成分中含有 ｓ、Ｃｌ，垃圾焚烧后会产生酸性腐蚀气体，对锅炉中 一目前垃圾焚烧炉运行中，腐蚀是主要问题之一， 般省煤器布置在尾部烟道中，烟气温度相对较低， 且在锅炉启炉或低工况运行时，更容易造成烟温的 收稿日期：２０１３—１２—０２ 作者简介：邹嵘（１９７Ｏ一），男，江西樟树人，工程师，大专，毕业于南昌大学，热能工程专业，主要从事锅炉设计工作。 开发与应用 能源研究与管理２０１４（２） ・６７・ １兰翌 腐 … ２硫及其化合物的生成及腐蚀机制 ．２ 垃圾焚烧锅炉省煤器的设计措施 …………………～一一…～ 锅炉实际运行中，当垃圾热值低或低负荷运行 低温腐蚀主要是由于燃料中含有硫［４１，硫燃烧后 生成ＳＯ：，其中少量的进一步氧化形成ＳＯ，，ＳＯ 与 烟气中的水蒸汽结合成为Ｈ２ｓ０ ，含有Ｈ２ＳＯ 蒸汽 的烟气露点大大升高。当受热面的壁温低于露点时， 硫酸蒸汽就会在管壁上凝结，严重的腐蚀受热面。 垃圾中的硫在燃烧过程中化学反应式如下［５Ｊ： 硫的燃烧：Ｓ＋０２＝ＳＯ２； 有机硫化物的燃烧：ＲＳ＋Ｏ Ｓ０ ； 时，锅炉的排烟温度会偏低，同时由于垃圾燃烧后 烟气中含有ＳＯ 等酸性气体，容易对省煤器造成低 温腐蚀，因此省煤器设计时需采取相应措施，同时 要减少受热面的积灰影响。 ２．１ 锅炉参数的合理选定 垃圾焚烧发电厂一般以处理垃圾为目的，同时 利用蒸汽发电；由于垃圾焚烧后会出现腐蚀等问题， 硫铁矿的燃烧：４ ＦｅＳｚ＋１ １ Ｏ２—２ Ｆｅ２０３＋８ ＳＯ２。 部分ＳＯ 氧化成ＳＯ 大至有２种途径。 １）ＳＯ 与原子氧反应生成ＳＯ３。ＳＯ２＋０＝ＳＯ３， 因此为保证锅炉设备能够长期、稳定运行，目前国 内垃圾焚烧锅炉的蒸汽参数多接近中温中压（压力 ４．０ ＭＰａ、温度４００℃），给水温度定为１３０ ｏＣ，排 烟温度在１８０￣２００ 间。和中温中压锅炉蒸汽参数 对比，温度比常规的４５０℃偏低，但压力比常规的 原子氧的生成与空气过量系数有关，空气过量系 数越大，分解的原子氧就越多，ＳＯ 的转化量也就 越大；垃圾焚烧锅炉中，过量空气系数在１．６－２．０ 之间。 ３．８２ ＭＰａ高些。这样可降低管壁温度，避免或减轻 烟气对受热面的腐蚀，延长管子的使用寿命。 另外为满足锅炉后续烟气处理系统要求，排烟 温度也需控制在１８０￣２００ ｏＣ内，以保证烟气达标 排放。 ２）换热面管壁积灰中的Ｖ２Ｏ 和Ｆｅ Ｏ 的催化 作用。２ＳＯ２＋Ｏ２＝２ＳＯ３。 此外烟气中的ＳＯ：、ＳＯ 或Ｈ：Ｓ与燃料中所含金 属Ｎａ、Ｋａ、Ｃａ生成硫酸盐或硫化物，沉积在管壁 面上，形成积灰层，与管壁直接发生腐蚀反应。 表１为１台６００ｔ／ｄ的垃圾焚烧锅炉测试结果汇 总表。 表１试验结果汇总表 ２．２ 垃圾焚烧锅炉中给水加热器的保护作用 在垃圾燃烧发电锅炉运行中，受热面的腐蚀往 往影响锅炉的长期稳定运行，给电厂带来直接的经 调节省煤器的给水温度，使省煤器受热面吸热量发 生变化，从而达到调整排烟温度目的，锅炉给水加 热器结构示意图见图１。 锅炉给水加热器是由上、下小集箱和盘管焊制 济损失。如排烟温度低，会使省煤器发生低温腐蚀； 另一方面为考虑锅炉后续工艺要求，如烟气处理系 统，则需要温度控制在一定范围内，以满足烟气脱 酸处理的要求。因此控制锅炉排烟温度是一个需要 解决的问题，特别是在垃圾热值不稳定时，或在低 负荷时，容易出现排烟温度过低的情况。 而成，加热器下集箱进水管由给水平台引入，给水 经盘管受热面加热后到上集箱，再由上集箱出水管 回到省煤器的混合集箱内，以改变省煤器的进水温 度，从而达到调整给水温度的目的。加热器通过型 钢固定在锅筒的汽空间内，受热面布置在汽空间， 一因此采用锅筒内加热器结构，可有效的调节排 烟温度，满足运行要求，以避免受热面的腐蚀，保 证了锅炉的稳定运行。 方面可吸收蒸汽的热量，另一方面可避免炉水的 在实际运行中给水加热器效果明显，通过现场 腐蚀。 锅炉给水加热器，是在锅筒蒸汽空间内设置给 水加热装置，通过锅筒内蒸气加热省煤器给水，以 实测，排烟温度可提高２０，－－－３０℃，因此对排烟温度 可起到很好的控制作用，避免了省煤器的低温腐蚀， 节能技术 能源研究与管理２０１４（２） 参考文献 ・８９・ 下，下降了２５％，同时减少了大量的烟气沼气排放， 极大的节约了锅炉房内能源。在改造后的２年里常 温车间的奶制品产量由２０１０年的每月９ ０００ ｔ到现 在的每月１６ ０００ １７ ０００ ｔ，产量极大上升，而蒸汽 的单吨能耗却降低很大。厂区锅炉房改造前耗天然 ［１］朱传标．锅炉房节能降耗措施探讨［Ｊ］．上海节能，２ＯｌＯ（６）： １—３． 【２】张吉平，潘跃明，赵清．影响锅炉房能耗的因素及节能 降耗措施『Ｊ］．宁波节能，２０１１（３）：２－３． 【３】陈听宽．节能原理与技术［ＭＩ．北京：机械工业出版社，１９９８． 气量为１．Ｉ万ｍ３／ｄ，改造后，现在的每天耗天然气 量０．７５万ｍ３／ｄ，节约天然气１４４万ｍ３／ａ，折合天然 气费４３０万元／ａ。实践证明以上锅炉节能改造方案 【４】刘茂俊．燃煤工业锅炉节煤实用技术［Ｍ】．北京：中国电力 出版社．２０００． ［５】刘婷．胜利油田节能降耗管理研究【Ｄ］．青岛：中国石油 简单可行，投入成本低，回报快，节能效果明显， 大学，２００９． 对于特种设备节能工作有着非常现实的借鉴意义。 （上接第６８页） 因此采用省煤器设计措施后可提高管子使用时 参考文献 问，使锅炉运行参数稳定，年运行在８ ０００ｈ以上， ｆ １】马永贵，钟史明．垃圾焚烧发电［ＣＪＮ中国电机工程学会热 大大提高了电厂的经济效益。 电专业委员会．２００２年垃圾发电技术论文集．深圳：出版 社不详，２００２． ４ 结语 ［２】江苏省机械工业锅炉情很网．工业锅炉适用手册［Ｍ】．江 通过对垃圾焚烧锅炉中省煤器设计时的要点总 苏：江苏科学技术出版社，１９９１． 结，采取一定的措施避免了因积灰和腐蚀给省煤器 ［３】柴晓利．固体废弃物燃烧技术［Ｍ］．北京：化工工业出版 社，２００４． 带来的不利影响。随着国内垃圾焚烧锅炉的不断发 ［４】赵明泉．锅炉结构与设计［Ｍ】．哈尔滨：哈尔滨工业大学出 展，锅炉受热面的设计将会更加完善，锅炉运行更 版社，１９９１． 加稳定。 ［５】左军．垃圾焚烧炉过热器的高温腐蚀与防护的研究概况 ［Ｊ】．锅炉技术，２００２，３３（３）：２６—３２．
