CN103574621B - 一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，包括：竖直设置的第一烟道前墙和第一烟道后墙，所述第一烟道前墙和第一烟道后墙形成第一烟道；竖直设置的第二烟道前墙和第二烟道后墙，所述第二烟道前墙和第二烟道后墙形成第二烟道；所述第一烟道和第二烟道上部连通、并设置顶棚连接第一烟道前墙和第二烟道后墙，所述第一烟道后墙顶端和第二烟道前墙顶端连接；所述第一烟道前墙上部靠近所述顶棚处设置第一防护层，所述顶棚前部设置第二防护层，所述顶棚后部设置第三防护层，所述第二烟道前墙上部设置第四防护层，通过局部腐蚀防护层的阻隔，减少腐蚀性气体与管壁接触反应的几率，从而减少腐蚀减薄的速度。

Description

一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构

技术领域

本发明涉及一种防腐蚀层结构，特别是涉及一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构。

背景技术

城市生活垃圾成分复杂多变，包括厨余类、木竹类、纺织类、纸类、橡塑类，不可燃类。在不可燃类中包括金属类、玻璃类、砖瓦类等。垃圾是一种随机混合的燃料，随着季节的变化，其含水率也有很大的差异，从而导致其热值发生很大的变化。另外，随着人们生活水平的提高，垃圾的热值也在不断上升，若垃圾分类回收处理得到良好开展，未来城市生活垃圾的热值将会进一步得到提高。

由于城市生活垃圾焚烧发电可以实现减容明显、处理量大、占地面积小、可以有效实现资源化利用，成为目前我国城市生活垃圾处理的主要发展方向。垃圾进入炉膛后，易挥发性金属受热挥发，在烟气带动下流入烟道，粘结在水冷壁受热面上。当水冷壁受热面接触到挥发性金属，容易反应形成低熔点共晶混合物，从而大大降低水冷壁的腐蚀反应温度，加速水冷壁受热面的腐蚀；与常规的化石燃料不同，垃圾中含有大量的橡塑类物质，燃烧时橡胶塑料等会释放出大量的含氯化合物，氯化物在水蒸气等作用下容易与水冷壁管面进行反应，破坏原有的氧化保护膜。目前普遍认为垃圾焚烧中的腐蚀以氯腐蚀为主。无论是无机氯化物还是有机氯化物（垃圾中的合成树脂含有较多的有机氯化物，厨房垃圾中含有氯化钠、氯化钾和氯化镁等无机氯化物）其焚烧后的主要产物是HCl。其中挥发性的氯更是HCl的主要来源。一般认为，垃圾焚烧中HCl的形成主要是由于有机氯化物的存在，如聚氯乙烯废物、聚偏二氯乙烯废物、氯丁二烯橡胶废物等。而国内的垃圾焚烧处理起步较晚，没有大型配套的机械分离装置，所以目前没有进行含氯有机废物的回收处理，这使得国内垃圾焚烧中的高温HCl腐蚀更为突出。研究表明：氯、硫化物的同时存在并借助于H₂O和O₂，不仅可加速硫酸盐的生成，也有利于HCl、Cl₂的形成，进而加速高温腐蚀过程。

在烟气的主流区域，尤其是顶棚区域，烟气受炉膛几何形状的限制在顶棚附近改变流向，导致顶棚中后部的烟气冲刷强度明显大于其他受热面。由于烟气中含有飞灰，烟气的长期冲刷容易导致水冷壁遭受飞灰磨损，在主流区与弱流区相间之处，由于流场梯队变化距离，容易形成弱流区的积灰现象。积灰层的出现会大大减弱水冷壁的换热能力，导致局部管壁温度上升，形成传热恶化。目前许多垃圾焚烧锅炉均采用SNCR法进行脱硝。氨水SNCR脱硝时，若氨反应不完全，会导致氨逃逸，同时氨也会与受热面发生反应，导致一定程度的腐蚀。尤其是采用尿素SNCR脱硝时，尿素热解生产NH4和HNCO，HNCO在1250K温度下与氧气和氢氧根反应活性很低。由于HNCO具有很强的酸性，在尿素喷入后的区域内，温度水平普遍不超过1100℃，具有较多的HNCO惰性反应区域，为此容易造成HNCO对受热面的腐蚀。为此，在垃圾焚烧中，要针对水冷壁局部受热面进行重点防护，以避免腐蚀减薄速度过快，导致爆管现象的出现。

发明内容

本发明解决了垃圾焚烧锅炉水冷壁受热面中，在顶棚区域、第二烟道前墙上部区域，由于腐蚀性气体、积灰层、烟气冲刷等存在，导致水冷壁局部受热面腐蚀速率过快等问题，提供了一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，有效保护了垃圾焚烧锅炉，通过局部腐蚀防护层，减少腐蚀性烟气与水冷壁管的接触，减少烟气对管壁的冲刷，避免局部的腐蚀加速现象。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，包括：

竖直设置的第一烟道前墙和第一烟道后墙，所述第一烟道前墙和第一烟道后墙形成第一烟道；

竖直设置的第二烟道前墙和第二烟道后墙，所述第二烟道前墙和第二烟道后墙形成第二烟道；

所述第一烟道和第二烟道上部连通、并设置顶棚连接第一烟道前墙和第二烟道后墙，所述第一烟道后墙顶端和第二烟道前墙顶端连接；

所述第一烟道前墙上部靠近所述顶棚处设置第一防护层，所述顶棚前部设置第二防护层，所述顶棚后部设置第三防护层，所述第二烟道前墙上部设置第四防护层。

进一步，所述第一防护层设置于距离所述顶棚0～2m区域，所述第二防护层设置于距离所述顶棚前端0～3m区域，所述第三防护层设置于距离所述顶棚后端0～3m区域，所述第四防护层设置于距离所述第二烟道前墙顶端0～3m区域。

进一步，所述第一防护层、第二防护层以及第四防护层为无机高温防腐涂料层，所述第三防护层包括以内到外的无机高温防腐涂料层和耐酸浇筑料层。

进一步，所述无机高温防腐涂料层包括无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆。

进一步，所述所述第一防护层、第二防护层以及第四防护层的无机高温防腐涂料层外部还涂装有面漆。

进一步，所述无机高温防腐涂料层厚度小于250μm。

进一步，所述耐酸浇筑料厚度在10mm以内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过局部腐蚀防护层的阻隔，减少腐蚀性气体与管壁接触反应的几率，从而减少腐蚀减薄的速度。

2、通过在主流冲刷区域涂装耐高温防腐涂料和耐酸浇筑料的复合保护层，在保障耐腐性的同时，增强抵御烟气冲刷的能力。

3、依靠耐高温防腐涂料面漆的光洁度，减少积灰和低熔点共晶结合物的粘结于管壁的可能性，从而降低腐蚀速率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是本发明所述一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构示意图；

图2是烟气速度分布图；

图3是烟气中水分分布图。

图中，1——第一烟道前墙；2——第一烟道后墙；

3——第一烟道；4——第二烟道前墙；

5——第二烟道后墙；6——第二烟道；

7——顶棚；8——第一防护层；

9——第二防护层；10——第三防护层；

11——第四防护层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明所述的一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，包括：竖直设置的第一烟道前墙1和第一烟道后墙2，第一烟道前墙1和第一烟道后墙2形成第一烟道3；竖直设置的第二烟道前墙4和第二烟道后墙5，第二烟道前墙4和第二烟道后墙5形成第二烟道6；第一烟道3和第二烟道6上部连通、并设置顶棚7连接第一烟道前墙1和第二烟道后墙5，第一烟道后墙2顶端和第二烟道前墙4顶端连接；

第一烟道前墙1上部靠近所述顶棚7处设置第一防护层8，第一防护层8设置于距离顶棚70～2m区域，顶棚7前部设置第二防护层9，第二防护层9设置于距离顶棚7前端0～3m区域，顶棚7后部设置第三防护层10，第三防护层10设置于距离所述顶棚7后端0～3m区域，第二烟道前墙4上部设置第四防护层11，第四防护层11设置于距离第二烟道前墙4顶端0～3m区域。

第一防护层8、第二防护层9以及第四防护层11为无机高温防腐涂料层，第三防护层10包括以内到外的无机高温防腐涂料层和耐酸浇筑料层。

由于一般有机高温防腐蚀涂料最高工作温度为600℃左右，在实际工作中可能超过工作温度上限；而陶瓷涂层虽然具有很好的耐高温和耐腐蚀性，但是陶瓷涂层与金属基体的结合、相互间的热胀冷缩特性技术尚未完善，因此，在高温防腐涂料的选择上，要选择无机高温防腐涂料，而不采用陶瓷涂层和有机高温防腐涂料，无机高温防腐涂料工作温度上限需大于1200℃，具备良好的耐腐蚀性能，无机高温防腐涂料层包括无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆。

在进行防护层涂装施工前应对各烟道及顶棚7金属表面进行除油、除锈及污物处理，以提高漆膜的附着力，可使用具有中度碱性的水性清洗剂清除油污，然后用清水冲净，使无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆的表面保持洁净、干燥、无油、无污染物、水份等。所有待涂钢材表面必须喷丸或喷砂达到ISO8501-1(GB8923-88)Sa2.5级要求。在局部修补涂层时，钢材表面必须打磨到ISO8501-1(GB8923-88)St3级。表面粗糙度要求不大于40μm。第一道涂层表干后继续进行涂装，直至规定厚度。应注意无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆的复涂间隔，如已超过最长复涂间隔，则应对无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆进行打毛处理。无机高温防腐涂料层过厚容易引起开裂，厚度不宜超过250μm，常温干燥2天后才能使用。

第一防护层8、第二防护层9以及第四防护层11只采用无机高温防腐涂料层，为此在涂装底漆、中间漆后，要涂装面漆，保证表面的光洁度、不易粉化，在较好的光洁度下，飞灰粘结于表面的难度会增加。第三防护层10是烟气主流冲刷区域，若仅采用无机高温防腐涂料，涂层很容易在高温烟气和飞灰冲刷下磨损，失去保护作用，为此在该区域布置无机高温防腐涂料层和耐酸浇筑料层，管壁处理要求与上述相同。涂装顺序为：无机高温防腐涂料底漆、无机高温防腐涂料中间漆、耐酸浇筑料层。为增强耐酸浇筑料层与无机高温防腐涂料的结合强度，该处保护层的无机高温防腐涂料只涂装底漆和中间漆。在耐酸浇筑料的选择上，要选择轻质、耐酸性强、传热系数高的轻质耐酸浇筑料。耐酸浇筑料厚度控制在10mm以内。要控制好防护层的综合传热系数，防止水冷壁受热面传热不足导致烟气损失过大。

在运行时，可以根据水冷壁受热面减薄的速率，重点针对腐蚀减薄速率快的区域进行重点防护。在重点冲刷的区域附加浇筑料，其余重点腐蚀区域则只采用无机高温防腐涂料涂装。通过综合采用无机高温防腐涂料和轻质耐酸浇筑料，实现对垃圾焚烧锅炉受热面的重点腐蚀区域的局部防护，如全部防护将增加成本，对于第二烟道6出口烟温过低的垃圾焚烧电厂，通过涂装防护层后，减少水冷壁的吸热量，会提高第二烟道6出口的烟温，导致烟气损失增大。

以一台处理量为450t/d的逆推式往复阶梯炉排的炉型进行模拟计算，在第一烟道顶棚7附近形成多处烟气回旋区域，速度分布图见图2，水蒸气分布图见图3。由此可见，若该在烟气回旋区域有未反应的HNCO停留，将与水蒸气结合，在回旋气流的带动下，对回旋区域附近的水冷壁管造成长期的腐蚀。回旋区域气流速度相对较小，气流冲刷作用不明显，容易导致积灰层增厚，若有低熔点共晶结合物或含氯化合物粘接于积灰层上，会大大增加腐蚀的速率。为此在上述烟气回旋区域布置局部腐蚀防护层，能够有效隔离腐蚀性烟气与水冷壁管的接触，减少积灰，在烟气冲刷区域，借助浇筑料抵御飞灰磨损，从而大大降低该区域的腐蚀减薄速率。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：包括：

竖直设置的第一烟道前墙和第一烟道后墙，所述第一烟道前墙和第一烟道后墙形成第一烟道；

竖直设置的第二烟道前墙和第二烟道后墙，所述第二烟道前墙和第二烟道后墙形成第二烟道；

所述第一烟道和第二烟道上部连通、并设置顶棚连接第一烟道前墙和第二烟道后墙，所述第一烟道后墙顶端和第二烟道前墙顶端连接；

所述第一烟道前墙上部靠近所述顶棚处设置第一防护层，所述顶棚前部设置第二防护层，所述顶棚后部设置第三防护层，所述第二烟道前墙上部设置第四防护层；

所述第一防护层、第二防护层以及第四防护层为无机高温防腐涂料层，所述第三防护层包括由内到外的无机高温防腐涂料层和耐酸浇筑料层。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：所述第一防护层设置于距离所述顶棚0～2m区域，所述第二防护层设置于距离所述顶棚前端0～3m区域，所述第三防护层设置于距离所述顶棚后端0～3m区域，所述第四防护层设置于距离所述第二烟道前墙顶端0～3m区域。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：所述无机高温防腐涂料层包括无机高温防腐涂料底漆和无机高温防腐涂料中间漆。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：所述第一防护层、第二防护层以及第四防护层的无机高温防腐涂料层外部还涂装有面漆。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：所述无机高温防腐涂料层厚度小于250μm。

6.根据权利要求1所述的垃圾焚烧锅炉防止烟道局部腐蚀的防护层结构，其特征在于：所述耐酸浇筑料厚度在10mm以内。