項目介紹

垃圾焚燒發(fā)電是實現(xiàn)城市垃圾無害化、減量化和資源化處理的一種有效方法。但因垃圾成分復雜性、爐膛高溫煙氣氛圍多樣性等因素，垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高溫受熱面積灰、磨損、腐蝕等問題日益突出。我國垃圾成分中氯的含量比較高（橡膠、塑料等為含氯有機物），在焚燒過程中氯化物直接腐蝕受熱面，受熱面表面壁溫越高，腐蝕速度越快，影響焚燒鍋爐的安全穩(wěn)定運行，進而導致焚燒系統(tǒng)工況波動以及污染物排放的增加。因此腐蝕問題是嚴重影響垃圾焚燒系統(tǒng)安全與壽命的問題。

過熱器是垃圾焚燒鍋爐最重要的高溫受熱面，過熱器的工作煙溫較高，爐管外壁煙氣溫度為850℃，管內(nèi)工質(zhì)為高溫蒸汽溫度為450℃，管壁溫度正處于腐蝕反應最活躍的溫度區(qū)間400～600℃，是最易發(fā)生高溫腐蝕的部件。目前我國絕大多數(shù)中溫中壓垃圾焚燒鍋爐過熱器正常管壁溫度在450 ?C左右，煙氣成分、煙氣溫度等因素對其造成的腐蝕遠高于同級別普通電站鍋爐。在我國目前已經(jīng)運行的垃圾焚燒鍋爐，入爐垃圾的實際熱值已經(jīng)超過了設計值，加上為了保證垃圾處理量，很多焚燒廠鍋爐都處于超負荷運行，導致爐膛內(nèi)熱負荷過高，煙氣溫度過高，受熱面上結(jié)焦嚴重，進而造成過熱器高溫腐蝕嚴重，出現(xiàn)不同程度的壁厚減薄，甚至出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，運行過程中過熱器腐蝕爆管事故時有發(fā)生。垃圾鍋爐過熱器管失效原因主要是垃圾焚燒產(chǎn)生的高溫煙氣中含有大量的HCl、Cl2以及SO3等腐蝕性氣體，致使過熱器管產(chǎn)生明顯腐蝕。過熱器管向火側(cè)遭受煙氣沖刷和腐蝕的雙重作用，導致腐蝕程度加劇，甚至穿孔泄漏。

鍋爐運行中過熱器腐蝕還受垃圾組分、配風比例、爐膛出口含氧量、燃燼風、過熱器局部溫度場、受晶界過程、電化學過程和應力演變過程等多重因素耦合疊加影響，氣、液、固體多項反應混合發(fā)展，多孔介質(zhì)中的傳遞、同相和異相間傳遞交互發(fā)生，機理十分復雜。開展過熱器的優(yōu)化運行和防腐技術(shù)的研究，是實現(xiàn)垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高效率發(fā)電的一種積極而有效的途徑，也是保證鍋爐安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行的方法之一。

本項目基于過熱器優(yōu)化吹灰綜合評判的研究中，采用氣固兩相流雙向耦合的吹灰沖蝕磨損數(shù)值模擬分析，針對氣、固兩相流體不同的流場特性，采用氣固雙向耦合模型，運行FLUENT數(shù)值模擬軟件對吹灰射流流場、顆粒的碰撞特性及管壁的磨損分布進行了數(shù)值模擬研究。從多角度進行了垃圾焚燒鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，探尋垃圾組分、配風比例、爐膛出口含氧量、燃燼風等最佳運行參數(shù)，達到優(yōu)化過熱器局部溫度場和降低過熱器局部酸性氣氛的目標。