垃圾焚烧炉高温腐蚀机理研究(一)及防护措施

    随着经济水平的不断提高，垃圾中塑料、纸张的比例不断增加，并含有大量的盐类。垃圾燃烧成分中盐类致腐化合物主要是碱金属的氯化物(简记RCl)，如NaCl，KCl等。垃圾焚烧过程中，这些氯化物可以固体、熔体和蒸汽形态与其它成分发生反应，相应生成的化合物为氢氧化物(ROH)、硫酸盐、硅酸盐(R2SiO3)和硫化物(R2S)以及氯化氢等，与普通的燃料相比，垃圾燃烧气体产物中含氯化氢的浓度相当高，造成垃圾炉换热面的严重腐蚀。燃烧过程中RCl实际可能发生的反应如下：

    RCl+H2O→ROH+HCl

    2RCl+H2O+SO3→R2SO4+2HCl2RCl+H2O+SO2+1/2O2→R2SO4+2HCl

    2RCl+H2S→R2S+2HCl

    2RCl+H2O+SiO2→R2SiO3+2HCl

    上述反应生成的液态碱以及液态或固态的硫酸盐、硅酸盐随烟气撞击到较冷的管子(如水冷壁管、过热器管)，便凝结在管壁膜层上形成初始附面层。由于过热器管壁温在350℃以上，KOH、NaOH及FeCl3以液态形式附着在管壁形成熔池，而反应产物HCl通过对管壁附面层的物理渗透达到管壁，与管壁直接发生腐蚀反应。HCl气体对管壁可能发生的腐蚀反应为：

    Fe+2HCl=FeCl2+H2

    FeO+2HCl=FeCl2+H2O

    Fe2O3+2HCl+CO=FeO+FeCl2+H2O+CO2

    Fe3O4+2HCl+CO=2FeO+FeCl2+H2O+CO2

    盐酸在露点以下对钢铁腐蚀严重，超过露点，腐蚀反而下降，直到260℃以上，盐酸气体与钢铁的高温反应又激烈增加，钢材在260℃以下盐酸露点以上的温度区间能耐干HCl腐蚀。在400～600℃范围内HCl与钢反应最为活跃，随着烟气中的氯化氢的体积浓度增高，管壁金属的腐蚀情况也越来越厉害。在HCl体积浓度为0.8%时，Fe2O3层的完整已经被破坏。生成产物FeCl3熔点很低，以液相存在于附面层熔池中，与管壁进行熔盐型腐蚀。

    北京志盛威华化工有限公司推出一种ZS-811耐高温防腐涂料，耐热温度可以达到800℃，仍然保持其良好的物理与化学特性。

    ZS-811耐高温防腐涂层具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、优良的导热性、热稳定性以及与基体材料相近的热膨胀系数，可以以满足焚烧炉过热器管材正常工作的要求。涂料层的防腐机理与热喷涂相似，涂敷在碳钢或合金钢表面，将金属管壁与腐蚀介质隔开，使腐蚀性气体以及沉积在涂层表面的积灰难以渗透到金属管壁处，从而减轻其腐蚀程度。ZS-811涂层中某些化学成分在腐蚀环境中逐渐被侵蚀、磨损、消耗，因此过热器管使用一段时间需再涂上新涂层进行防护。涂料可以使用刷涂、喷涂或浸涂，涂层厚度一般约在0.2～0.3mm为宜，涂层太薄腐蚀介质容易渗透使涂层起不到应有的防护作用，涂层太厚容易开裂，反而容易产生严重的局部腐蚀。ZS-811耐高温防腐涂层喷涂工艺简单，施工方便，成本低廉，是更有发展前途的方法。