(一)事故概況
深圳市市政環(huán)衛(wèi)綜合處理廠于20世紀(jì)80年代從日本引進(jìn)國內(nèi)第一座日處理垃圾300t的城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠。其1號(hào)和2號(hào)焚燒爐為三菱雙鍋筒自然循環(huán)式鍋爐,主要技術(shù)參數(shù)如下:蒸汽壓力:1.57MPa,蒸汽溫度:203℃,給水溫度:140℃,給水量13.4t/h,處理垃圾能力:150t/d。兩臺(tái)焚燒爐于1988年11月正式投運(yùn),運(yùn)行情況良好,在爐膛出口凝渣管和對(duì)流管束前的煙道空間中,加裝了過熱器。設(shè)計(jì)的過熱蒸汽參數(shù)如下:壓力:1.37MPa,溫度350℃,蒸發(fā)量:10~13t/h,1號(hào)焚燒爐試運(yùn)行100天發(fā)現(xiàn)大面積損壞,故將1號(hào)爐鍋熱器全部割除(2號(hào)焚燒爐加過熱器后還未運(yùn)行)。
(二)事故原因分析
經(jīng)綜合試驗(yàn)分析,判斷1號(hào)焚燒爐過熱器損壞的主要原因是由焦性硫酸鹽和氯化物復(fù)合作用引起的高溫腐蝕。
1.從過熱器外壁的沉積物和腐蝕產(chǎn)物中可以發(fā)現(xiàn)大量的Na2S5O16和M3Fe(SO4)3以及較多的MCl(即NaCl,CaCl2,F(xiàn)Cl,KCl,F(xiàn)eCl等)。在形成Na2S5O16過程中,SO3被渣中的Na2SO4吸收,而S2O3?ˉ離子則是鋼材高溫度腐蝕的主要腐蝕劑,能迅速將鋼管表面轉(zhuǎn)變成無保護(hù)性的氧化物,致使管壁減薄明顯。
2.煙氣對(duì)管壁的高溫腐蝕作用與適當(dāng)?shù)臒煖赜嘘P(guān)。由于鍋爐結(jié)構(gòu)和燃料所限,1號(hào)爐爐膛出口煙溫約高于920~950℃,過熱器出口溫度約高于 770~800℃,使過熱器區(qū)間的煙氣中NaCl和KCl處于熔融狀態(tài),為過熱器的高溫腐蝕創(chuàng)造了先決條件。當(dāng)管壁受到污染而形成的M2S2O7融鹽后,腐蝕過程不可避免。
3.垃圾是低熱值燃料,與燃煤爐相比其爐膛溫度較低,理論燃燒溫度為1066℃的硫化物、氯化物完全燃燒困難。
4.受燃料影響,煙氣中含有Na2S和Cl元素的化合物,垃圾潮濕,煙氣中含有H2O,O2,HCl氣體。
5.過熱器布置在爐膛煙氣出口處,管排間距離小,管壁易結(jié)渣,煙氣沖刷管壁的作用明顯。
(三)預(yù)防同類事故的措施
為避免或減輕受熱面管子的高溫腐蝕,在設(shè)計(jì)垃圾焚燒爐時(shí)應(yīng)考慮:為使垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的堿金屬、氯化物與煙氣中的SO3相互反應(yīng)的硫化過程能在煙氣還沒有與受熱面管子接觸以前盡可能完成,應(yīng)采用較大的爐膛和降低爐內(nèi)煙氣流速的措施,使煙氣在爐內(nèi)有較長(zhǎng)停留時(shí)間。高溫腐蝕與管壁金屬溫度有密切關(guān)系,對(duì)垃圾焚燒進(jìn)入布置有對(duì)流受熱面的對(duì)流煙道入口處煙溫宜控制在較低水平。