一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元及方法

本发明涉及过热器耐腐蚀，具体的说是一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元及方法。

背景技术：

1、生活垃圾焚烧炉是一种常见的处理生活垃圾的设备，其通过高温燃烧的方式将垃圾转化为能源或者减少垃圾的体积，垃圾中含有大量的氯化物，其焚烧过程中会产生大量的高温腐蚀性氯蒸汽，对过热器造成严重的高温腐蚀，进而对焚烧炉的运行安全、寿命以及过热器进出口蒸汽压力温度造成严重影响。

2、目前，解决高温氯腐蚀过热器的方式包括管道外侧包裹气膜和增加冷却系统，其中，管道外侧包裹气膜影响烟气和管道内水的换热效率；增加冷却系统增加能耗和运行成本，并对焚烧炉整体结构和燃烧效率有一定的影响。因此，亟需一种耐腐蚀性能强且不影响过热器换热效率的防高温氯腐蚀单元。

技术实现思路

1、为了使过热器耐腐蚀强且提高换热效率，本发明提供一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元及方法，具有粗糙纹理的氮化硅陶瓷层提高过热器耐腐蚀性能，同时，提高了过热器的换热效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，所述过热器具有与烟气发生热交换的管道，所述防高温氯腐蚀单元包括覆盖在管道外侧壁上的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层为外侧表面具有粗糙纹理的氮化硅陶瓷层。

3、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的一种优化方案：所述粗糙纹理为螺纹纹理，使氮化硅陶瓷层的外侧壁形成螺纹状表面。

4、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：所述螺纹纹理的牙型为三角形、梯形或者矩形，螺纹深度为0.9mm-1.1mm，螺距为4.5mm-5.5mm，牙与管道表面形成的夹角为30°-120°。

5、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：所述粗糙纹理为波纹状纹理，相邻两个波峰之间形成引流槽，引流槽的开口朝向与烟气流向形成的夹角为0°-90°，引流槽的宽度为1.8mm-2.2mm，引流槽的深度为0.5mm-0.7mm。

6、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：所述引流槽的深度不同，且不同深度的引流槽交替分布使氮化硅陶瓷层的外侧壁形成多级保护层。

7、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：环绕所述管道设置有多个能够固定氮化硅陶瓷层的固定支架。

8、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：所述管道的材质为铝，氮化硅陶瓷层通过堆焊方式覆盖在管道的外侧壁上，使氮化硅陶瓷层与管道之间发生反应形成过渡层。

9、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元的另一种优化方案：氮化硅陶瓷层的成分包括五氧化二磷。

10、一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀方法，在过热器的管道表面覆盖耐腐蚀层，所述耐腐蚀层为氮化硅陶瓷层，然后对氮化硅陶瓷层表面依次进行喷砂和研磨使其表面形成粗糙纹理。

11、作为上述一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀方法的另一种优化方案：所述管道的材质为铝，氮化硅陶瓷层采用激光焊设备堆焊在管道的外侧壁上，具体操作为，首先清洁管道的外侧壁并固定管道；采用激光焊设备进行堆焊，激光器功率为5000w，焊接速度为5mm/s，使氮化硅陶瓷层与管道之间发生反应生成氮化铝形成过渡层。

12、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

13、1、本发明提供了一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，具有粗糙纹理的氮化硅陶瓷层增加了与高温氯的接触面积，使两者之间更容易形成致密的氯化物保护层，减缓或者阻止高温氯的进一步腐蚀；同时增加了管道与烟气的换热面积，提高了过热器的换热效率。

14、2、本发明中，螺纹纹理能够引导烟气的流动，不同夹角螺纹纹理的设置能够增加烟气在管道内的湍流程度，减少层流现象，提高了过热器的换热效率；且烟气在螺纹纹理表面形成一种屏障，减少氯化物在氮化硅陶瓷层表面的集聚，进而提高了过热器的耐腐蚀性。

15、3、本发明中，不同深度的波纹状纹理使氮化硅陶瓷层的表面生成多个防护层，能够阻挡氯化物的渗透和扩散，提高了过热器的耐腐蚀性。

16、4、本发明提供了一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀方法，氮化硅陶瓷层采用堆焊的方式覆盖在管道外侧壁上，使两者之间的结合更加牢固，降低了氮化硅陶瓷层脱落的风险；堆焊过程中能够控制氮化硅陶瓷材料的添加量，增加氮化硅陶瓷层的氮化硅含量和致密度，进而提高其耐腐蚀性能；堆焊过程中，管道与氮化硅陶瓷层之间发生反应形成过渡层，过渡层中的金属元素可以与氯化物发生反应形成稳定的化合物，阻止氯化物的渗透和扩散，进一步提高过热器的耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，所述过热器具有与烟气发生热交换的管道(1)，所述防高温氯腐蚀单元包括覆盖在管道(1)外侧壁上的耐腐蚀层，其特征在于：所述耐腐蚀层为外侧表面具有粗糙纹理(202)的氮化硅陶瓷层(2)。

2.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：所述粗糙纹理(202)为螺纹纹理，使氮化硅陶瓷层(2)的外侧壁形成螺纹状表面。

3.如权利要求2所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：所述螺纹纹理的牙型为三角形、梯形或者矩形，螺纹深度为0.9mm-1.1mm，螺距为4.5mm-5.5mm，牙与管道(1)表面形成的夹角为30°-120°。

4.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：所述粗糙纹理(202)为波纹状纹理，相邻两个波峰之间形成引流槽，引流槽的开口朝向与烟气流向形成的夹角为0°-90°，引流槽的宽度为1.8mm-2.2mm，引流槽的深度为0.5mm-0.7mm。

5.如权利要求4所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：所述引流槽的深度不同，且不同深度的引流槽交替分布使氮化硅陶瓷层(2)的外侧壁形成多级保护层。

6.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：环绕所述管道(1)设置有多个能够固定氮化硅陶瓷层(2)的固定支架(201)。

7.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：所述管道(1)的材质为铝，氮化硅陶瓷层(2)通过堆焊方式覆盖在管道(1)的外侧壁上，使氮化硅陶瓷层(2)与管道(1)之间发生反应形成过渡层(3)。

8.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元，其特征在于：氮化硅陶瓷层(2)的成分包括五氧化二磷。

9.一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀方法，在过热器的管道(1)表面覆盖耐腐蚀层，其特征在于：所述耐腐蚀层位氮化硅陶瓷层(2)，然后对氮化硅陶瓷层(2)表面依次进行喷砂和研磨使其表面形成粗糙纹理(202)。

10.如权利要求9所述的一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀方法，其特征在于：所述管道的材质为铝，氮化硅陶瓷层(2)采用激光焊设备堆焊在管道(1)的外侧壁上，具体操作为，首先清洁管道的外侧壁并固定管道；采用激光焊设备进行堆焊，激光器功率为5000w，焊接速度为5mm/s，使氮化硅陶瓷层(2)与管道(1)之间发生反应生成氮化铝形成过渡层(3)。

技术总结一种生活垃圾焚烧炉过热器防高温氯腐蚀单元及方法，所述过热器具有与烟气发生热交换的管道，所述防高温氯腐蚀单元包括覆盖在在管道外侧壁上的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层为外侧表面具有粗糙纹理的氮化硅陶瓷层，本发明，具有粗糙纹理的氮化硅陶瓷层增加了与高温氯的接触面积，使两者之间更容易形成致密的氯化物保护层，减缓或者阻止高温氯的进一步腐蚀；同时增加了管道与烟气的换热面积，提高了过热器的换热效率，提升过热器出口蒸汽压力温度参数约至28MPa、550℃。技术研发人员：郭欣维,郭一鸣,龙吉生,王为术,吉骄阳,高艳阳,吴行原,欧文,屈瑛琦,阿伦森·康斯坦丁·埃勒诺维奇,袁克,刘军,白力,张振,张桂仙,徐凯,曹阳,严浩文,王延涛,张蓓,马倩慧,闻猛,袁龙飞受保护的技术使用者：华北水利水电大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15