生活垃圾焚燒爐采用堆焊技術在管壁表面制備耐熱腐蝕的熔敷層是較為有效的技術手段之一,從上世紀90年代l開始已被采納并沿用至今,在早期垃圾焚燒爐水冷壁和部分過熱器的應用中均體現出了較好的防護效果。其中,應用蕞為成熟的是堆焊Inconel625合金(Ni-21Cr-9Mo-3.5Nb)、C-276M(Ni-18Cr-14Mo-4W)、HC-2000(Ni-23Cr-16Mo-1.6Cu)等。相比于熱噴涂涂層和陶瓷貼片等技術,堆焊熔覆層可以與基材形成牢固的冶金結合,組織較均勻,厚度可達幾厘米,在適當使用條件下其性能穩定性和持久防護效果具有明顯的優勢。
然而,實際施工時對焊接設備和技術的要求較高,需嚴格控制熱輸入以避免焊穿或管材變形等問題,其施工效率較低,也導致成本較高。同時,原位修復也是堆焊技術難以克服的問題,在進行二次堆焊修復時容易引起原始熔覆層組織脆化,產生裂紋并擴展至基材造成整體失效,這也造成了材料的大量浪費和使用成本的進一步提高,因此堆焊復修并不被廣泛推薦使用。
此外,研究表明Inconel625合金熔覆層的性能表現與服役溫度密切相關,在400℃以下時,其抗熱腐蝕性能較為優異且穩定;而當服役溫度達到400-420℃以上時,熔覆層則基本失去防護效果[16];若使用溫度超過540℃,熔覆層腐蝕速率甚至高達0.2μm/h。這極大地限制了堆焊Inconel625合金的應用,尤其是面對環境溫度較高的過熱器更是難以滿足使用需求。而隨著垃圾焚燒技術的不斷發展,對提高能源轉化效率、限制二次污染排放等需求也越來越高,進一步提高燃燒溫度以及降低施工成本已成為主流趨勢,因此,開發更為適宜的高l性能低成本堆焊材料是該技術所面臨的迫切需要解決的問題。
生活垃圾焚燒爐積灰結焦的原因
1.初始沉積層的形成 的沉積層是一層化學活性的薄灰層,它是由細小的細灰顆粒形成的。它主要是由揮發性灰分在水冷壁上的冷凝和小顆粒的熱遷移和沉積共同作用形成的。具有良好隔熱性的初始沉積層的形成提高了管壁外表面的溫度。 2.沉積層 較大的粉煤灰顆粒在慣性力的作用下撞擊在初始沉積層上。當初始沉積層為粘性時,它捕獲了較大的顆粒,并使灰層厚度迅速增加。除了初始層的性質之外,它還與灰顆粒的溫度有關。當灰顆粒的溫度非常高時,它們處于熔融液態,這易于結合,這使得沉積過程更糟。 灰層厚度不均勻,這與爐膛結構、燃燒中心位置、空氣動力特性、爐膛溫度特性和燃料的物理化學性質有關?;业暮穸群徒Y構在爐子的不同位置變化很大。
垃圾焚燒爐
垃圾焚燒爐導致積灰的兩個過程:
1、初始沉積層的形成
初始沉積層是化學活性高的薄灰層,它是由尺寸微小的細灰顆粒形成。主要是由揮發性灰組份在水冷壁上凝結和微小顆粒的熱遷移沉積共同作用而形成,由于粘附作用和金屬化學反應因而生成一層非常牢固的覆蓋層。初始沉積層具有良好的絕熱性能,它的形成使管壁外表面溫度升高。
2、二次沉積層
較大顆粒飛灰在慣性力作用下沖擊到初始沉積層上,當初始沉積層具有粘性時它捕獲了較大灰顆粒,并使灰層厚度迅速增加。除了與初始層的性質有關外還與灰粒的溫度有關,當灰粒的溫度很高時呈熔融狀液態,很容易發生粘接,使沉積的過程加劇。