龍吉生，高 峰，劉亞成

（上?？岛悱h(huán)境股份有限公司，上海 201703）

1 引言

妥善處置城市生活垃圾是民生社會(huì)長(zhǎng)治久安的重要基礎(chǔ)。焚燒發(fā)電已成為城市生活垃圾處理的主要方式。其中垃圾焚燒處理占垃圾無(wú)害化處理總能力的比例由2008 年的14.2% 上升至2019年的50.7%［1-2］。與衛(wèi)生填埋相比，垃圾焚燒具有垃圾減容90%以上、減量75%以上及焚燒余熱能量回收的優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)生活垃圾“減量化、資源化、無(wú)害化”的政策方針，是建設(shè)“無(wú)廢城市”的重要手段。

“清潔低碳、安全高效”是垃圾焚燒行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路。在我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提高、國(guó)家補(bǔ)貼退坡、生活垃圾分類(lèi)等背景下，提高鍋爐蒸汽參數(shù)是高效運(yùn)行的有效方式。目前我國(guó)垃圾焚燒鍋爐蒸汽參數(shù)主要以常規(guī)參數(shù)（4.0 MPa、400 ℃）和高參數(shù)（6.4 MPa、450 ℃或6.4 MPa、485 ℃）為主，個(gè)別更高參數(shù)（13.5 MPa、450 ℃）的垃圾焚燒鍋爐近期已投入使用。相比于4.0 MPa、400 ℃常規(guī)參數(shù)垃圾焚燒鍋爐，采用6.4 MPa、485 ℃蒸汽參數(shù)的垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組理論熱效率提高約2.5%［3］。但采用更高蒸汽參數(shù)的垃圾焚燒鍋爐受熱面將遭受更嚴(yán)重的高溫腐蝕，其導(dǎo)致的頻繁爆管已成為困擾垃圾焚燒企業(yè)的主要問(wèn)題，阻礙了垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒余熱鍋爐防腐措施研究熱點(diǎn)包括降低高溫過(guò)熱器管壁溫度、合理選材、采用耐高溫腐蝕材料或新型防腐技術(shù)、加裝防磨瓦、添加其他燃料混燒、添加燃料添加劑等［4-6］，但往往集中于某個(gè)點(diǎn)的論述，未對(duì)垃圾焚燒余熱鍋爐整體防腐技術(shù)方案、應(yīng)用案例進(jìn)行系統(tǒng)論述，且添加其他燃料混燒、添加燃料添加劑在垃圾焚燒余熱鍋爐內(nèi)實(shí)施的可行性較差，會(huì)額外增加垃圾焚燒運(yùn)營(yíng)成本。本研究基于鍋爐受熱面高溫腐蝕機(jī)理，針對(duì)高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐防腐設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、停爐維護(hù)等方面，提出整體的防腐措施，并以山東某焚燒廠SLC825-6.4/485 型垃圾焚燒鍋爐為研究對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 高溫腐蝕機(jī)理

生活垃圾成分復(fù)雜，垃圾中含有大量的Cl、S、Na、K、Pb、Zn 等腐蝕性介質(zhì)。某垃圾焚燒集團(tuán)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示［7］，垃圾焚燒鍋爐80% 的爆管發(fā)生在高溫過(guò)熱器或局部中、低溫過(guò)熱器的迎風(fēng)面。某垃圾焚燒鍋爐運(yùn)行2 a 后，停爐檢查發(fā)現(xiàn)高溫過(guò)熱器管壁最小壁厚小于2.5 mm，已不能滿(mǎn)足正常運(yùn)行需要。受熱面管壁腐蝕減薄異常問(wèn)題已成為鍋爐爆管頻發(fā)的主要原因，過(guò)熱器與水冷壁腐蝕典型失效宏觀形貌見(jiàn)圖1［8］。

圖1 過(guò)熱器與水冷壁腐蝕典型失效宏觀形貌Figure 1 Typical failure macroscopic morphology of superheater and water wall corrosion

垃圾焚燒余熱鍋爐受熱面腐蝕程度與管壁溫度的關(guān)系見(jiàn)圖2［9］。當(dāng)金屬管壁溫度超過(guò)320 ℃時(shí)即開(kāi)始發(fā)生高溫腐蝕；管壁溫度在320～480 ℃時(shí)，腐蝕速率逐步增大；管壁溫度在480～580 ℃時(shí)，腐蝕速率明顯增大［10］。考慮到受熱面管壁溫度比受熱面內(nèi)部介質(zhì)溫度高30～50 ℃，6.4 MPa、485 ℃的高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐的高溫過(guò)熱器管壁溫度高達(dá)535 ℃，高溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)急劇增加，將嚴(yán)重威脅鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行［11］。

圖2 垃圾焚燒余熱鍋爐受熱面腐蝕程度與管壁溫度關(guān)系Figure 2 Relationship between the heating surface corrosion degree and tube wall temperature of waste incineration boiler

2.1 高溫氣相腐蝕

生活垃圾焚燒后煙氣中含有較多的氯化氫、氯氣等腐蝕性氣體。在中高溫環(huán)境下，氯腐蝕的氧化活化機(jī)制表現(xiàn)為氯氣和氯化氫對(duì)腐蝕的循環(huán)促進(jìn)作用，具體反應(yīng)如方程式（1）～（6）所示，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中氯氣被循環(huán)利用而未消耗，而金屬則不斷受到腐蝕［12］。

2.2 熔融鹽腐蝕

當(dāng)燃燒氣體中揮發(fā)的氯化物鹽、硫酸鹽與鍋爐管表面接觸且鍋爐管壁溫度低于其冷凝溫度時(shí)，會(huì)冷凝并形成含有硫酸鹽和堿金屬氯化物的液體或固體沉積物，沉積物與金屬反應(yīng)造成管壁表面腐蝕［13］，具體反應(yīng)過(guò)程如方程式（7）～（10）［9,14］所示。

熔融鹽中鉛、鋅、錫等氯化物熔點(diǎn)低，低熔點(diǎn)氯化物可與氯化鈉、氯化鉀等高熔點(diǎn)氯化物和硫酸鹽結(jié)合形成低熔點(diǎn)的共晶混合物，因此在較低溫度環(huán)境下即可發(fā)生熔融鹽腐蝕。幾種常見(jiàn)金屬氯化物及其混合熔融鹽的熔點(diǎn)見(jiàn)表1［15］。

表1 幾種常見(jiàn)金屬氯化物及其混合熔融鹽的熔點(diǎn)Table 1 Melting points of several common metal chlorides and their mixed molten salts

3 主要腐蝕位置分析

鍋爐受熱面高溫腐蝕不僅與管壁溫度有關(guān)，還與管壁外側(cè)的煙氣溫度和管內(nèi)介質(zhì)溫度相關(guān)［16］。當(dāng)高溫過(guò)熱器管內(nèi)蒸汽溫度、管外煙氣溫度分別為450、600 ℃時(shí)，高溫過(guò)熱器處于弱腐蝕區(qū)與腐蝕過(guò)渡區(qū)的交接點(diǎn)。如蒸汽溫度繼續(xù)提高，則高溫過(guò)熱器處于腐蝕過(guò)渡區(qū)，其高溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大幅提高。因此，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，高參數(shù)垃圾焚燒爐高溫過(guò)熱器前煙氣溫度建議控制在600 ℃以?xún)?nèi)。

某鍋爐熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總見(jiàn)表2。將表2 中各受熱面數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)在圖3［16］中可得余熱鍋爐各受熱面管壁腐蝕特征（圖4）。由圖4 可知，爐膛煙道I受熱面的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)最高，處于強(qiáng)腐蝕區(qū)；高溫過(guò)熱器腐蝕風(fēng)險(xiǎn)次之，處于弱腐蝕區(qū)與過(guò)渡區(qū)之間；其余受熱面腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較小，處于弱腐蝕區(qū)。煙道I、煙道II 水冷壁管壁溫度一般不超過(guò)339 ℃，且煙道I、煙道II 多采用澆注料+堆焊防腐方案，澆注料、堆焊使得水冷壁管的耐腐蝕能力大幅提高，延長(zhǎng)了水冷壁的使用時(shí)間，故煙道I、煙道II 的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)得到明顯改善。

圖3 垃圾焚燒余熱鍋爐受熱面管壁腐蝕區(qū)域示意Figure 3 Corrosion area schematic of the heating surface of waste incineration boiler

表2 鍋爐熱力計(jì)算匯總Table 2 Boiler thermal calculation summary

低溫過(guò)熱器和蒸發(fā)器均遠(yuǎn)離弱腐蝕區(qū)和過(guò)渡區(qū)分界線(xiàn)（圖4）。結(jié)合垃圾焚燒爐實(shí)際運(yùn)行情況，高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐腐蝕風(fēng)險(xiǎn)位置主要集中在高溫過(guò)熱器和中溫過(guò)熱器。

圖4 設(shè)計(jì)條件下垃圾焚燒余熱鍋爐各受熱面管壁腐蝕特征示意Figure 4 Corrosion area schematic of the heating surface of waste incineration boiler under design conditions

4 防腐技術(shù)方案

為保證高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐長(zhǎng)周期、安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須具有合理的鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理以及停爐維護(hù)。

4.1 鍋爐設(shè)計(jì)角度

4.1.1 過(guò)熱器前設(shè)置合理的蒸發(fā)面積

對(duì)于高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐（6.4 MPa、485 ℃），高溫過(guò)熱器入口煙溫設(shè)計(jì)值宜控制在600 ℃以?xún)?nèi)。在鍋爐設(shè)計(jì)中，首先須確保輻射煙道有足夠的吸熱面積；其次高溫過(guò)熱器前須設(shè)置足量的保護(hù)性蒸發(fā)器。

4.1.2 設(shè)置合理的清灰方式

目前蒸汽吹灰器清灰效果較好，激波吹灰次之。在余熱鍋爐水平煙道蒸發(fā)器至一級(jí)省煤器區(qū)域，運(yùn)行溫度逐級(jí)下降。通常溫度較高的蒸發(fā)器、高溫及中溫過(guò)熱器等水平煙道前部區(qū)域積灰嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管換熱效率下降，最終導(dǎo)致?lián)Q熱管壁出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，隨之帶來(lái)更嚴(yán)重的高溫腐蝕。因而推薦前置蒸發(fā)器、高溫過(guò)熱器及中溫過(guò)熱器的煙氣入口、出口設(shè)置2 層蒸汽吹灰，后端的低溫過(guò)熱器、省煤器區(qū)域設(shè)置3 層激波吹灰。

4.1.3 合理的選材

為降低過(guò)熱器高溫腐蝕，輻射煙道通常需要有足夠的吸熱面積。輻射煙道水冷壁通常采用敷設(shè)耐火料及堆焊進(jìn)行防腐。

煙道I 前后墻、頂棚及兩側(cè)墻中下部敷設(shè)致密防腐耐火料（高SiC 材料），一方面保證爐膛環(huán)保溫度（850 ℃，2 s）要求，另一方面減少管道與煙氣接觸，不受煙氣的腐蝕與磨損。煙道I 兩側(cè)墻上部及煙道II 中上部區(qū)域進(jìn)行堆焊，提高水冷壁管的耐腐蝕能力，堆焊區(qū)域煙氣溫度一般大于750 ℃。煙道II 煙溫700～750 ℃區(qū)域水冷壁采用12Cr1MoVG 材質(zhì)，提高水冷壁的抗腐蝕能力；合理設(shè)計(jì)水冷壁間距（一般不大于90 mm），保證鰭片冷卻良好，避免造成鰭片腐蝕。

根據(jù)TSG 11—2020 鍋爐安全技術(shù)規(guī)程附件A鍋爐用材料的選用要求，過(guò)熱器壁溫高于430 ℃時(shí)，過(guò)熱器管材需選擇合金鋼或不銹鋼。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示過(guò)熱器煙溫較高的前兩排管及蒸汽溫度較高的后兩排管腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較大，管壁腐蝕速率相對(duì)較快。因此，對(duì)于高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐（6.4 MPa、485 ℃），高溫過(guò)熱器前后兩排可采用12Cr1MoVG材質(zhì)，表面堆焊或激光熔覆1.6 mm 的鎳基材料，其余采用TP347H 材質(zhì)。中溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器采用12Cr1MoVG 材質(zhì)。堆焊或激光熔覆主要采用Inconel 625、Inconel 622、Inconel 686、C-276 等鎳基材料［17］。劉亞成［18］研究發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒爐過(guò)熱器爆管主要集中在迎風(fēng)面前后兩排管束的中間區(qū)域，高溫過(guò)熱器前后兩排管束采用堆焊防腐方式可有效減緩腐蝕，具有較好的防腐效果。

以1 臺(tái)825 t/d 垃圾焚燒鍋爐（6.4 MPa、485 ℃）高溫過(guò)熱器為例，表3 列出了前后兩排堆焊Inconel 625+其余TP347H 不銹鋼管、全堆焊Inconel 625、TP347H 不銹鋼管、12Cr1MoVG 合金管4 種防腐方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比?？紤]到每次高溫腐蝕爆管導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失約百萬(wàn)元，上述4 個(gè)方案中方案1（即采用前后兩排堆焊Inconel 625+其余TP347H 不銹鋼管）具有最佳的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。如后期做好停爐腐蝕檢查，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并對(duì)腐蝕嚴(yán)重位置更換新的鎳基防腐管，可大幅延長(zhǎng)高溫過(guò)熱器的剩余壽命。

表3 高溫過(guò)熱器防腐方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比Table 3 Economic comparison of anti-corrosion solutions for high-temperature superheaters

SiC 澆注料具有耐灰渣化學(xué)腐蝕、強(qiáng)度大、耐沖刷、抗熱振性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。為降低高溫段煙氣中飛灰顆粒對(duì)煙道受熱面的沖刷、腐蝕，在易受沖刷的爐膛煙道I、煙道II 的前后墻、頂棚采用SiC 澆注料，煙道I 煙溫較高的側(cè)墻下部也采用SiC 澆注料，澆注料SiC 含量一般不低于65%。

4.1.4 合理的過(guò)熱器布置結(jié)構(gòu)

低溫、中溫、高溫過(guò)熱器間分別布置一級(jí)、二級(jí)減溫器。為降低高溫、中溫過(guò)熱器的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，高溫、中溫過(guò)熱器均采用順流布置，低溫過(guò)熱器采用逆流布置。

4.2 鍋爐運(yùn)行角度

入爐垃圾在垃圾坑內(nèi)發(fā)酵約6～7 d，垃圾充分?jǐn)嚢韬笕霠t。對(duì)于高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐（6.4 MPa、485 ℃），高溫過(guò)熱器入口煙溫運(yùn)行值控制在600 ℃以?xún)?nèi)。根據(jù)高溫過(guò)熱器入口煙溫和鍋爐DCS 數(shù)據(jù)制定垂直煙道、水平煙道的清灰時(shí)間和清灰頻次。

4.3 鍋爐維護(hù)角度

4.3.1 確定鍋爐停爐檢查重點(diǎn)區(qū)域

根據(jù)鍋爐長(zhǎng)期DCS 數(shù)據(jù)，了解鍋爐內(nèi)清灰、超溫情況，確定鍋爐檢測(cè)重點(diǎn)位置。

4.3.2 制定標(biāo)準(zhǔn)化防腐檢測(cè)分析程序文件

采用光譜分析儀、涂層測(cè)厚儀、超聲波測(cè)厚儀等設(shè)備對(duì)受熱面進(jìn)行檢測(cè)，篩選退化嚴(yán)重、爆管風(fēng)險(xiǎn)高的管編號(hào)和位置，編制受熱面停爐檢查評(píng)價(jià)報(bào)告，建立腐蝕信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.3.3 備好鎳基防腐管

腐蝕引起的嚴(yán)重減薄往往局限于部分區(qū)域管束，每個(gè)項(xiàng)目每臺(tái)爐存在差異，因此，需停爐跟蹤檢測(cè)（厚度及成分）確定風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的位置及時(shí)更換備用的鎳基防腐管。

5 高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐防腐技術(shù)方案的應(yīng)用案例

5.1 基本情況

山東某焚燒廠1 臺(tái)SLC825-6.4/485 型垃圾焚燒鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖如圖5 所示。該鍋爐主蒸汽流量為75 t/h，對(duì)應(yīng)的主蒸汽參數(shù)為6.4 MPa、485 ℃。鍋爐由3 個(gè)垂直輻射通道（即煙道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和1 個(gè)水平煙道組成，水平通道從爐前至爐后依次布置蒸發(fā)器、高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器。蒸發(fā)器、高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器進(jìn)出口設(shè)置2 層蒸汽吹灰，低溫過(guò)熱器、省煤器設(shè)置3 層激波吹灰。

圖5 高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐結(jié)構(gòu)示意Figure 5 Structure schematic of high-parameter waste incineration boiler

該鍋爐煙道I、煙道II 的前后墻、頂棚采用SiC 澆注料，煙道I 側(cè)墻下部采用SiC 澆注料，澆注料SiC 含量一般不低于65%。煙道I 側(cè)墻上部、煙道II 側(cè)墻堆焊2 mm Inconel 625 鎳基材料。高溫過(guò)熱器采用表3 中的防腐方案1，管子規(guī)格為Φ48 mm×5 mm，前后兩排管材質(zhì)為12Cr1MoVG（GB 5310），其外表面堆焊1.6 mm 的Inconel 625 材料，其余材質(zhì)為T(mén)P347H。中溫過(guò)熱器管子規(guī)格為Φ51 mm×5 mm，材質(zhì)為12Cr1MoVG（GB 5310）。

5.2 鍋爐腐蝕情況

該鍋爐投入使用1 a 內(nèi)垃圾平均發(fā)酵時(shí)間為6 d，運(yùn)行過(guò)程中其高溫過(guò)熱器入口煙氣溫度基本維持在600 ℃以?xún)?nèi)。停爐檢查發(fā)現(xiàn)高溫過(guò)熱器外表面保留堆焊紋路和金屬光澤，無(wú)明顯腐蝕痕跡，見(jiàn)圖6。

圖6 高溫過(guò)熱器堆焊外觀Figure 6 Appearance of overlaying on the surface of high temperature superheater

5.3 壁厚數(shù)據(jù)分布與分析

為了更好地定量評(píng)估過(guò)熱器、蒸發(fā)器腐蝕減薄情況，采用壁厚測(cè)量法測(cè)量，其中堆焊涂層厚度、管壁厚度測(cè)量分別采用英國(guó)易高Elcometer 456 涂層測(cè)厚儀、北京時(shí)代TT130 超聲波測(cè)厚儀，設(shè)備均在檢驗(yàn)有效期內(nèi)。檢驗(yàn)前對(duì)測(cè)厚儀進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)清除腐蝕產(chǎn)物后的堆焊涂層或管壁進(jìn)行厚度測(cè)量，測(cè)量多組數(shù)據(jù)，選取厚度最薄處記錄為最小堆焊涂層厚度或最小管壁厚度，并記錄數(shù)據(jù)。涂層測(cè)厚儀、超聲波測(cè)厚儀測(cè)量精度分別為±0.001 mm、±0.01 mm。最后根據(jù)不同時(shí)間段壁厚減薄量計(jì)算出腐蝕速率。

迎風(fēng)面第1 排、第2 排高溫過(guò)熱器管表面堆焊層，迎風(fēng)面第1 排中溫過(guò)熱器管，背風(fēng)面第1排蒸發(fā)器管在空間分布上的腐蝕速率分布如圖7～圖10 所示，爐寬方向上以爐左計(jì)數(shù)，高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、蒸發(fā)器單排管數(shù)量分別為36、44、36 根。迎風(fēng)面第1 排、第2 排高溫過(guò)熱器管堆焊層平均腐蝕速率分別為0.05、0.10 mm/a，最大腐蝕速率分別為0.20、0.30 mm/a。如按0.30 mm/a 的腐蝕速率和1.6 mm 的堆焊厚度來(lái)估算，該位置堆焊層剩余壽命約為4 a，采用防腐方案1 的高溫過(guò)熱器整體使用壽命不小于5 a。

圖7 高溫過(guò)熱器迎風(fēng)面第1 排管堆焊層腐蝕速率分布Figure 7 Corrosion rate distribution of the first row of high-temperature superheater surfacing pipes on the windward side

圖8 高溫過(guò)熱器迎風(fēng)面第2 排管堆焊層腐蝕速率分布Figure 8 Corrosion rate distribution of the second row of high-temperature superheater surfacing pipes on the windward side

圖9 中溫過(guò)熱器迎風(fēng)面第1 排管腐蝕速率分布Figure 9 Corrosion rate distribution of the first row of medium temperature superheater pipes on the windward side

圖10 蒸發(fā)器背風(fēng)面第1 排管腐蝕速率分布Figure 10 Corrosion rate distribution of the first row of evaporator pipes on the leeward side

中溫過(guò)熱器迎風(fēng)面第1 排管、蒸發(fā)器背風(fēng)面第1 排管平均腐蝕速率分別為0.20、0.17 mm/a，最大腐蝕速率分別為0.30、0.20 mm/a。如按照壁厚≤3.5 mm 即換管的要求計(jì)算，蒸發(fā)器、中溫過(guò)熱器剩余使用壽命分別為6.5、4 a，蒸發(fā)器、中溫過(guò)熱器整體使用壽命分別為7.5、5 a。

5.4 管壁成分檢測(cè)與分析

根據(jù)GB/T 16597—2019 冶金產(chǎn)品分析方法X射線(xiàn)熒光光譜法通則，采用尼通XL 3t 手持式合金分析儀對(duì)清理干凈的管壁進(jìn)行光譜檢測(cè)。分析樣品前，先在主菜單中依次選擇樣品類(lèi)型、金屬、常見(jiàn)金屬，后將被測(cè)樣品置于測(cè)試窗口前，扣住觸發(fā)扳機(jī)即開(kāi)始測(cè)試，松開(kāi)扳機(jī)測(cè)試結(jié)束，測(cè)試時(shí)間約10 s。圖11 為迎風(fēng)面第2 排高溫過(guò)熱器管堆焊層光譜檢測(cè)結(jié)果。結(jié)果顯示Inconel 625 堆焊層表面Cr 元素含量均符合低于20% 的堆焊要求。Cr 元素是鎳基高溫合金的主要防腐元素，其在鎳基合金表面形成致密的Cr2O3保護(hù)膜，Cr 元素含量降低說(shuō)明合金中的Cr 元素遷移至腐蝕產(chǎn)物中，合金表面致密的Cr2O3保護(hù)膜遭受破壞，合金耐高溫腐蝕能力下降。第15、22 根管外表面的Fe 含量超過(guò)了Inconel 625 堆焊層Fe 元素含量≤5% 的驗(yàn)收要求，最高Fe 含量為5.7%，說(shuō)明12Cr1MoVG合金鋼基材的Fe 元素遷移至Inconel 625 堆焊層中。在600 ℃條件下反應(yīng)生成NiCl2的吉布斯自由能為-174.2 kJ/mol，明顯高于FeCl2（-232.1 kJ/mol）、CrCl2（-286.0 kJ/mol）［19］，因此，F(xiàn)e 和Cr比Ni 更容易受到侵蝕。較高的溫度可以增加擴(kuò)散活化能，促進(jìn)Cr 元素向腐蝕產(chǎn)物遷移和Fe 元素向堆焊層遷移。

圖11 迎風(fēng)面第2 排高溫過(guò)熱器管堆焊層光譜檢測(cè)結(jié)果Figure 11 Spectral inspection results of the second row of hightemperature superheater surfacing pipes on the windward side

迎風(fēng)面第3 批高溫過(guò)熱器管（TP347H）光譜檢測(cè)結(jié)果如圖12 所示，大多數(shù)TP347H 管表面Cr元素含量降低，同時(shí)表面含有較多的Pb、Zn 等重金屬元素。

圖12 迎風(fēng)面第3 排高溫過(guò)熱器管（TP347H）光譜檢測(cè)結(jié)果Figure 12 Spectral inspection results of the third row of hightemperature superheater tubes （TP347H） on the windward side

由于生活垃圾中含有較多的Cl、Na、K、Zn、Pb 等腐蝕元素，垃圾焚燒后煙氣中的堿金屬氯鹽和重金屬氯鹽沉積在金屬管壁上，易形成低熔點(diǎn)熔融鹽。Pb、Zn 元素的存在說(shuō)明堆焊層表面有熔融鹽的存在。熔融鹽會(huì)促進(jìn)合金表面的氧化物保護(hù)膜溶解，促進(jìn)高溫氣相腐蝕和加快腐蝕化學(xué)反應(yīng)，造成腐蝕加劇。此外，Pb 和Zn 總含量的變化趨勢(shì)與Cr 含量變化趨勢(shì)相反，Pb 和Zn 含量越高，對(duì)應(yīng)的Cr 元素含量越低，會(huì)降低金屬管壁的耐腐蝕能力。

6 結(jié)論

1） 高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行依賴(lài)于采取合理的防腐措施，防腐措施包括鍋爐防腐設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理、后期維護(hù)等方面。對(duì)于高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐（6.4 MPa、485 ℃），高溫過(guò)熱器入口煙溫建議控制在600 ℃以?xún)?nèi)。

2） 高參數(shù)垃圾焚燒鍋爐腐蝕風(fēng)險(xiǎn)最大的區(qū)域?yàn)楦邷剡^(guò)熱器。通過(guò)高溫過(guò)熱器防腐方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比和應(yīng)用案例分析，堆焊Inconel 625 等鎳基材料可有效降低高溫過(guò)熱器的腐蝕速率，高溫過(guò)熱器采用前后兩排堆焊Inconel 625+其余TP347H 不銹鋼管具有最佳的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

3） 高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、蒸發(fā)器的最大腐蝕速率分別為0.30、0.30、0.20 mm/a。高溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、蒸發(fā)器整體使用壽命分別為5、5、7.5 a。