如何防止危废锅炉水冷壁和过热器爆管？

近些年来，危险废弃物的焚烧项目越来越多，但在危废焚烧过程中产生大量腐蚀性气体和气液混合物，比如二氧化硫、硫化氢、磷化物及氯化氢等卤素化合物，有时还含有少量的氟。这些腐蚀对焚烧工艺后续的余热锅炉造成很大的腐蚀困扰，导致锅炉受热面管壁变薄并逐渐被穿孔，从而引起爆管破坏，在工业化进程中会加重成本投入和延误工作进程，增加了检修的费用与工作量，带来不必要的损失。为此，北京志盛威华公司对危废焚烧和余热锅炉工艺进行了长期系统研究，并与光大环保、中科绿色、北控资源等集团多年合作进行实地调研、应用探讨，经过持续不断地对产品进行升级和应用调试，最终获得了一套切实有效的应用方案。

一、危废焚烧余热锅炉的设计依据及结构特点

1、危废焚烧烟气特点：烟气组分复杂多变，酸性气体含量高，容易粘结积灰结渣。所以设计时要重点考虑防止积灰结渣、防止烟气腐蚀等关键问题，应从锅炉换热面设计、参数设计、清灰除渣装置等方面特别考虑。

2、危废锅炉换热面设计特点

常见换热面形式：膜式壁（辐射换热），对流管束（对流换热）

换热效率对比：对流管束略高于膜式壁

相同蒸发量换热面积对比：对流管束小于膜式壁

对流管束缺点：表面积灰结渣后容易搭桥造成锅炉阻塞，严重影响系统连续运行。此外，危废烟气含有强腐蚀性气体和有毒气体，而膜式壁结构的整体封闭性要优于对流管束。

因此，从整体稳定性和安全性出发，危废焚烧余热锅炉一般采用全膜式壁结构。

膜式壁结构以辐射换热为主，存在换热效率偏低、换热面积过大的问题，为弥补这一缺陷，一般把全膜式壁结构隔开成多个辐射换热通道。

由于二燃室的烟气是下进上出，急冷塔的烟气是上进下出，因此锅炉烟气最好是上进上出，所以锅炉换热通道一般设计为立式、且通道数为偶数个（一般为2个或4个）。

3、危废锅炉参数设计特点

设计的出发点：避开严重腐蚀区间参数，减缓锅炉的腐蚀

主要的酸性腐蚀气体：SO₂、HCl、HF

烟尘特点：碱金属含量高，飞灰熔点低

腐蚀气体中HCl含量高，对换热面的腐蚀尤其严重。根据HCl腐蚀曲线图，将换热面壁温控制在150℃-300℃，可使换热面HCl腐蚀的最低区域。

腐蚀气体中SO2含量高且波动范围大，以某个日处理量100t/d的危废焚烧处理站为例，进锅炉烟气中SO2平均浓度为1559mg/Nm3,上限浓度7086mg/Nm3, SO3的转化率约为2%，根据经验公式可计算出平均浓度时酸露点温度为149.4℃，上限浓度时酸露点温度为166.5℃。所以，要尽量提高换热管内介质温度以防止壁温在酸露点以下，此外，还需有可靠的密封装置，防止烟气泄漏或冷空气进炉而造成酸露点腐蚀。

基于以上分析，危废余热锅炉主蒸汽一般采用饱和蒸汽，主蒸汽压力1.25-1.6MPa，对应饱和蒸汽温度193℃-204℃。锅炉运行后受换热管外积灰和管内结构的影响，壁温会有所升高，但也处于200℃-300℃之间，既避开了SO2的露点腐蚀，也处于HCl的低腐蚀区间。对于换热效果较差的死角处换热面，壁温会较低，可打上耐酸浇注料覆盖住。

二、危废焚烧余热锅炉防护分析与防腐材料选型

即使按照上述所讲的，设计时尽量避开SO₂的露点腐蚀和HCl的高腐蚀区间，但危废烟气酸性大、腐蚀成分种类多且浓度多变，对膜式水冷壁和过热器造成的腐蚀还是比较厉害的，再加上碱性金属化合物飞灰熔点低，在管壁上结焦后形成垢下浓差腐蚀，因此经常听到危废焚烧厂家的诉苦，爆管非停事故频发，停炉换管检修费用高且影响正常焚烧生产。

根据危废焚烧烟气特点，锅炉管防腐涂料需要很全面的耐酸腐蚀性（尤其是HCl和SO₂）和一定的耐粉尘冲刷耐磨性，根据膜式壁设计特点，防腐涂料耐温至少要300℃，所以我们可以选择ZS-1041烟气防腐涂料，或者ZS-1031耐磨防腐涂料。过热器的壁温一般在350℃-450℃，可采用ZS-2022吸波增热涂料，或者ZS-811耐高温防腐涂料（800℃）。具体设计方案和涂装事项欢迎大家来电与艾工共同交流探讨。