垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管浅析

摘. . 要：近年来，随着相关部门对环境保护力度的加强和重视，垃圾焚烧发电项目被提上日程，并且产生了较好的经济效益。但随着垃圾焚烧电站的不断发展，产生了一些技术问题，如垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管，严重影响了垃圾焚烧电站的发电效率。

为此，本文对垃圾焚烧过程中的电站锅炉高温过热器爆管问题进行了分析研究，并给出了相关对策。

关键词：垃圾焚烧；电站锅炉；高温过热器；爆管

垃圾焚烧发电项目能够有效降低环境污染，然而高温过热器的爆管问题严重制约着垃圾焚烧发电技术的进步和效率的提高。高温过热器作为垃圾焚烧电站锅炉的重要组成部分，其相关参数及性能直接影响发电效果。为有效避免和防止电站锅炉高温过热器发生爆管，应多维度对其综合分析，剖析爆管发生的具体原因，才能确保垃圾焚烧电站锅炉能够安全稳定地运行，从而提高垃圾焚烧电站的经济效益。

1?垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管现象

当前垃圾焚烧炉电站锅炉普遍使用中温中压过热蒸汽参数，大多为单锅筒自然循环水管锅炉，采用室内布置、微负压运行，全悬吊结构。电站锅炉高温过热器通过吊挂装置悬挂在顶部钢梁上，其设计压力不会太高，一般为高压以下，管材通常采用 12Cr1MoVG。但在实际运行的过程中，电站锅炉时常会出现高温过热器因大面积不同程度的腐蚀而造成爆管现象，如图 1 所示，爆管频发的部位主要集中在高温过热器迎风面，大多因为管壁变薄或者存在缺陷导致无法承受正常压力。

图 1?高温过热器爆管现象

2 垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管原因研究分析

2.1 高温烟气产生腐蚀反应

由于城市生活垃圾的成分比较复杂，是由各种不同类别的固体废弃物混合构成的，其焚烧后会产生高温的烟气，主要成分为 HCl、氮氧化物、硫化物、氯化物以及有机化合物等，高温过热器在使用过程中与高温烟气接触发生腐蚀反应，致使其管外壁表面氧化层疏松，在高温烟气的快速冲刷下管外壁表层迅速脱落，表层脱落后的管外壁在高温、强腐蚀性气氛下又发生快速腐蚀反应，新形成的腐蚀层又在烟气流的冲刷下脱落，沿管外壁表面依次向内推进，导致在较短时期内管壁壁厚严重减薄。过热器管背风面的烟气相对平稳，未对管壁造成冲刷，延缓了背风面管壁的进一步腐蚀。

2.2 超负荷运行

锅炉高温过热器的运行参数对于其安全运行具有重要影响。在对发生爆管的垃圾焚烧电站锅炉运行记录进行查阅的过程中，发现其实际蒸汽压力、蒸汽温度以及锅炉蒸发量都明显超出设计值。从相关参数运行情况分析，发生高温过热器爆管与设备超负荷运行有较大关系，在垃圾焚烧电站锅炉的运行过程中，高温过热器的进入口温度一般较高，通常处于 650~700℃之间，当相关降低温度调节设备都已全部打开，设备的运行参数还远远超过额定功率时，锅炉高温过热器就会处于超负荷运行状态，此时使用方还未对于超温采取缓解措施，最终将导致爆管事件的发生。

2.3 疏水管道设置不合理

在常规的垃圾焚烧电站锅炉高温过热器疏水管道设计过程中，常常发现过热器疏水管安装座位置不够合理，有时直接焊接在上部换热管焊口处，而且未考虑流速问题导致采用管径过大。同时在进行过热器管道安装过程中，并没有给疏水管道设计单独的阀门，而是将其直接并联至汇集集箱中。这样的设计会导致过热器管屏发生短路，过热器内蒸汽极易通过疏水管流至其他管屏，而不同的管屏之间流体温度差异较大，膨胀应力加剧，最终导致金属容易发生疲劳效应，特别是在焊接处极易发生爆管。

3?防止垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管对策

3.1 降低高温烟气的影响

要减少高温烟气成分中腐蚀介质的含量，最主要的方法就是从源头杜绝 HCl、Cl2 和 SO3 等腐蚀性气体的产生。首先要加强炉前垃圾焚烧的分拣工作，将其区分为可回收和不可回收垃圾，减少燃烧大量塑料、橡胶类的垃圾。其次要向炉内添加生石灰、石灰石等吸收剂，吸收剂能大量中和垃圾焚烧生成的腐蚀性气体 HCl 和 Cl2，又能有效脱硫，从而降低高温烟气中腐蚀性气体的浓度，缓解高温过热器高温腐蚀程度。

3.2 避免超温运行

高温过热器管壁温度长时间处于腐蚀反应最活跃的温度区间，管壁温度每升高 50℃，腐蚀程度则几乎增加一倍。因此在进行垃圾焚烧发电锅炉运行过程中必须严格控制锅炉实际蒸汽压力、蒸汽温度以及锅炉蒸发量不超过设计值，避免超温，并根据垃圾不同成分变化，合理选择料位和配风，控制好炉膛温度，尽量稳定炉温，避免过热器发生高温腐蚀。此外，日常加强对高温过热器的清灰作业处理，尽可能保证受热面整洁。

3.3 采用耐高温腐蚀材料

垃圾焚烧炉燃烧过程中产生的高温腐蚀主要是 Cl 引起的，而 Cl和 Ni 生成的 NiCI 熔点达到 1030℃，因此可以用 Ni 基合金作为高温过热器的材质首选。同时高温过热器受热面管子采用 Cr 钢材料，能在其表面形成致密的氧化膜 Cr2O3，这种氧化膜具有良好的耐熔融硫酸盐的腐蚀性能，可有效延长高温过热器使用寿命，但这两种材料的消耗费用较大，必须根据实际条件进行经济评估，以选择高性价比的最佳材料。

3.4 增加保护涂层和防磨装置

在炉管外壁进行耐高温防腐蚀涂层或热喷涂耐腐蚀金属涂层，这种防腐的金属涂层能够在炉管外壁与腐蚀介质之间形成障碍层，防止由于 Cl、S 等元素导致炉管的快速腐蚀，从而起到保护作用，同时在高温过热器迎风面加装防磨装置，并增设弯头弧形护板，可以有效减缓高温过热器管高温腐蚀速度。

3.5 优化疏水管道

在进行高温过热器疏水管道的设计时，要合理选择位置，将其与换热管焊口错开，避免直接正对，以减低蒸汽正冲而产生的冲刷问题，并根据实际适当选择疏水管道的管径和管材，将换热管屏设计成蛇形管型式，使管束能够在运行中自然伸展，减少膨胀应力。同时在疏水管道的安装过程中，将疏水管道单独接出过热器外，在焊接后应打磨光滑消除应力，并对疏水管道单独安装截止阀，减少死汽滞留疏水管的现象，从而有效防范高温过热器运行过程中发生的管屏短路问题，确保其安全稳定运行。

4?结语

总之，造成垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管的因素众多，一旦引发爆管事故，可能会对工作人员的生命安全产生威胁，给垃圾焚烧电站造成重大损失。因此，本文从垃圾焚烧电站锅炉的实际运行情况出发，对高温过热器爆管的直接原因和根本原因进行综合分析，并提出有针对性的整改与防范对策，从而有效降低垃圾焚烧电站锅炉高温过热器爆管的发生率，具有较好的借鉴作用和指导意义。

参考文献：

［1］雷文伟 . 垃圾焚烧卧式锅炉过热器爆管的原因分析 [J]. 电力系统装备 ,2019(12):96-97.

作者简介：

郑书平（1986-）、男、汉族、广东汕头、硕士研究生、广东省特种设备检测研究院汕头检测院、工程师、主要从事电站锅炉和压力容器的检验检测研究工作。