垃圾焚燒電廠坑頂防腐蝕處理和預(yù)防

李 軍，陳 竹，嚴(yán)圣軍

（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

垃圾焚燒電廠坑頂防腐蝕處理和預(yù)防

李 軍，陳 竹，嚴(yán)圣軍

（中國天楹股份有限公司，江蘇 南通 226600）

分析了導(dǎo)致垃圾坑頂腐蝕的機理，提出坑中的空氣成分、相對濕度和溫度是極為重要的3個要素。提出預(yù)防和解決垃圾坑頂防腐必須關(guān)注保溫效果以及做好通風(fēng)措施，例如設(shè)置多個吸風(fēng)口以增加垃圾坑的吸風(fēng)效果、加強屋頂?shù)谋貋硖嵘右雇砗颓宄康臏囟鹊?，這為正在建設(shè)中的垃圾焚燒項目提供了很好的預(yù)防和啟示作用。

生活垃圾；垃圾坑頂棚；防腐蝕；保溫；濕度

垃圾焚燒發(fā)電廠原料為混合垃圾，由于垃圾在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的H2S、HF等腐蝕氣體，對垃圾坑坑頂網(wǎng)架、屋頂造成腐蝕，這將極可能導(dǎo)致垃圾坑頂棚漏水坍塌，并被迫進行修繕更換，損害了垃圾坑的發(fā)酵環(huán)境，同時造成了垃圾坑滲瀝液的增加。因此，有必要對已運營電廠發(fā)生腐蝕的情況進行處理，并對正在建設(shè)中的垃圾焚燒項目進行預(yù)防。

1 垃圾坑頂腐蝕的機理分析

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕反應(yīng)

鋼鐵的腐蝕是自發(fā)的、不可避免的，但可控的過程。鋼鐵的腐蝕在絕大多數(shù)情況下是電化學(xué)腐蝕過程。鋼材的腐蝕反應(yīng)如下［1］：

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2（1）

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3（2）

2 Fe（OH）2=Fe2O3+3H2O （3）

這里的Fe2O3就是人們常見的鐵銹的主要成分。鋼鐵在大氣環(huán)境中，表面吸附有氧氣、水分等，加上溶有其他腐蝕性介質(zhì)，就會形成電解溶液，由于金屬表面化學(xué)性的不均勻，連通了能夠發(fā)生電化腐蝕的微電池的兩極。鋼材的銹蝕產(chǎn)物氧化鐵呈銹紅色，是松散的物質(zhì)，它會容留水分、氧氣以及可溶性鹽。圖1為鋼鐵的腐蝕趨勢。

圖1 鋼鐵的腐蝕趨勢

1.2 鋼結(jié)構(gòu)在垃圾坑頂部腐蝕條件

鋼結(jié)構(gòu)在垃圾坑頂部的腐蝕環(huán)境主要為大氣腐蝕。大氣腐蝕是金屬處于表面水膜層下電化學(xué)腐蝕過程，這種水膜實質(zhì)上是電解質(zhì)水膜，它是由于空氣中相對濕度大于一定數(shù)值時，空氣中水汽在金屬表面吸附凝聚及溶有空氣中的污染物而形成。大氣腐蝕類型有3個影響因素。

1）垃圾坑中的空氣成分?？諝獾闹饕煞质遣蛔兊?，但是由于垃圾堆放釋放揮發(fā)性污染物，主要為硫化物、氮化物、碳化物、塵埃及少量的氯化物。這對金屬在大氣中的腐蝕影響很大。特別是垃圾中含有的二氧化硫（H2S） 吸附在鋼鐵表面，極易形成硫酸對鋼鐵腐蝕。另外垃圾坑內(nèi)還有大量的塵埃，塵埃本身沒有腐蝕性，但是它會吸附腐蝕性介質(zhì)和水汽，冷凝后形成電解質(zhì)溶液，進而腐蝕鋼結(jié)構(gòu)。

2）相對濕度?？諝庵兴衷诮饘俦砻婺凵傻乃ず涂諝庵醒鯕馔ㄟ^水膜進入金屬表面是發(fā)生大氣腐蝕的最基本條件。相對濕度達(dá)到某一臨界點時，水分在金屬表面形成水膜，從而促進了電化學(xué)過程，表現(xiàn)出腐蝕速度迅速增加。由于國內(nèi)的垃圾含水率較高，約55%。通常垃圾在垃圾坑內(nèi)都要堆放7d左右，溫度升高將有大量的水蒸氣蒸發(fā)出來，更易于形成水膜，加速鋼材的腐蝕。

3）溫度。環(huán)境溫度的變化影響著金屬表面水汽的凝聚，也影響水膜中各種腐蝕氣體和鹽類的濃度，以及水膜的電阻等。

1.3 腐蝕現(xiàn)象

如果垃圾坑頂部沒有做相應(yīng)的保溫和通風(fēng)，特別是采用透明屋頂?shù)那闆r下，白天溫度高，空氣中相對濕度較低，夜晚和清晨溫度下降后，大氣的水分就會在金屬表面引起結(jié)露，形成水膜，加劇腐蝕。

2 腐蝕的處理途徑

2.1 材料選用

1） 碳素鋼。碳素鋼耐腐蝕性較差，在大氣、土壤、海水和甚至中性的淡水中都不耐腐蝕。碳和硫等元素對鋼的腐蝕穩(wěn)定性有著極大影響，將明顯加速鋼在大氣中的腐蝕，必須進行必要的防腐措施。

2） 耐候鋼。耐候鋼的主要防腐蝕機理是借助其表面生成穩(wěn)定的鐵銹來阻止銹蝕向內(nèi)部入侵。耐候鋼在室內(nèi)環(huán)境中使用較好，表面呈棕色，屬于一種穩(wěn)定的顏色。

3） 鍍鋅鋼材。鍍鋅鋼材在鋼結(jié)構(gòu)中適用廣泛，常用鍍鋅鋼材有熱鍍鋅鋼板、鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)等。鍍鋅層防銹機理為：①形成致密的保護膜，防止環(huán)境中腐蝕介質(zhì)與鋼鐵表面接觸；②鋅的陰極保護作用，這也是最重要的防銹作用。即使在鋅層上出現(xiàn)局部的劃傷，其周邊的鋅形成陽極游離出來，有防腐蝕電流流入鋼鐵表面，從而使鋼鐵受到電化學(xué)保護。

鋅在一般大氣環(huán)境中的腐蝕產(chǎn)物為堿式碳酸鋅[ZnCO3·Zn（OH）2]，對鋅層有一定的保護作用。但是，在垃圾坑大量的H2S環(huán)境中，由于受到含硫大氣的影響，加上垃圾坑內(nèi)的潮濕環(huán)境，生成的是溶于水的硫酸鋅鹽，很容易形成液滴，滴入垃圾坑中。所以，這種環(huán)境下的鋅層腐蝕較快。

4）不銹鋼。不銹鋼并不是真的不會生銹，只是其耐腐蝕性要遠(yuǎn)高于其他鋼鐵，可用于強腐蝕環(huán)境中。由于加工性能和焊接性能較好，在建筑結(jié)構(gòu)中常用的是奧氏體不銹鋼，但不銹鋼在富含Cl－的垃圾坑環(huán)境中會發(fā)生點蝕，需要進行涂層保護。

5）玻璃鋼。玻璃鋼（FRP）亦稱作GRP，即纖維強化塑料，一般指用玻璃纖維增強不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂基體。優(yōu)點：輕質(zhì)高強、耐腐蝕性能好；缺點：彈性模量低、長期耐溫性差。

2.2 涂層保護

根據(jù)ISO12944-2—1998色漆和清漆防護漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護第2部分環(huán)境的分類和垃圾坑狀況，可將垃圾坑頂腐蝕環(huán)境劃分在C4和C5-1之間［2-3］。詳見表1。

表1 腐蝕環(huán)境（ISO12944-2）

涂料防護是一種價格適中、施工方便、效果顯著且使用性強的防腐蝕方法［4］。鑒于垃圾坑空氣環(huán)境的惡劣性，可以使用片狀顏料，通過物理作用提高涂層的屏蔽性，隔絕水分和氧氣的深入。片狀顏料在涂層中能屏蔽水、氧和離子等腐蝕因子透過，切斷涂層中的毛細(xì)孔。目前常用的涂片材料為云母氧化鐵?？蓪⒏g性氣體，水蒸氣和鋼材進行隔離，即對鋼材進行涂料保護。表2為已運營的老港項目垃圾坑頂狀況調(diào)查。表3為正在建設(shè)中的安徽太和項目采用屋頂保溫的方案。

表2 已運營焚燒項目垃圾坑頂狀況調(diào)查

2.3 改善垃圾坑內(nèi)的空氣狀況

由于垃圾坑頂部的空氣成分無法改變，可以從相對濕度和溫度上面做改善工作。①增加垃圾坑的吸風(fēng)效果，設(shè)置多個吸風(fēng)口［5］；②加強屋頂?shù)谋貋碓黾永右雇砗颓宄康臏囟龋?］。

3 總結(jié)建議

由于垃圾的特殊性，對于垃圾坑頂必須進行有效的防腐蝕處理，其中對于網(wǎng)架和頂棚已成型且正在運行項目，頂棚內(nèi)部進行涂料施工難度大。由于垃圾坑內(nèi)水蒸氣的結(jié)露主要發(fā)生在空氣溫度驟變的頂棚，可將垃圾坑網(wǎng)架（檁條） 定義為C4級別，頂棚內(nèi)側(cè)定義為C5-1級別，采用如下的防腐建議：

1）網(wǎng)架材料采用碳鋼（最好采用不銹鋼）進行表面噴砂SA2.5，涂料為“環(huán)氧富鋅底漆50 μm+環(huán)氧中間漆100 μm+脂肪族聚氨酯面漆50 μm”。

2）頂棚材料采用不銹鋼，內(nèi)部涂料為“環(huán)氧/無機富鋅底漆80 μm+環(huán)氧中間漆150 μm+脂肪族聚氨酯面漆50 μm”。同時外表面進行必要的保溫，可參考常溫水管保溫標(biāo)準(zhǔn)。

3） 增加垃圾坑的吸風(fēng)效果，設(shè)置多個吸風(fēng)口，盡量吸收高濕度氣體。

4）對垃圾坑頂棚外部進行保溫處理。

［1］劉新，時虎.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕和防火涂裝［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［2］ISO-12944色漆和清漆防護漆體系對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕防護［S］. 1998.

［3］王受謙，楊淑貞.防腐蝕涂料與涂裝技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［4］馮冬燕，錢兵，李軍.東北地區(qū)高濃度垃圾滲濾液處理工藝分析［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2015（12）：83-84.

［5］李軍，陳竹，王占磊.生活垃圾焚燒廠引風(fēng)機選用方案的比較［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（5）：21-22.

［6］錢兵，李軍，周圣慶.市政污泥與生活垃圾共處理工藝及其應(yīng)用［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2015，23（5）：71-73.

Treatment and Prevention of Anti-corrosion for the Top of Waste Bunker in Waste Incineration Power Plant

Li Jun，Chen Zhu，Yan Shengjun
（China Tianying Inc，Nantong Jiangsu 226600）

We analyzed the mechanism of ceiling of waste bunker corrosion and proposed three essential factors of air composition，relative humidity and temperature.Finally，We put forward that in order to prevent and solve waste bunker anti-corrosion，it should care about the insulation effect and make a good job of ventilation measures，such assetting a plurality of suction inletsto increase the air suction effect in waste bunker，and strengthening the roof insulation to increase the waste bunker temperature in the morning and night，which gives good prevention and inspiration for the waste incineration projects under construction.

domestic waste；ceiling ofwaste bunker；anti-corrosion；thermal insulation；humidity

X705

A

1005-8206（2017）01-0030-03

李軍（1979—），高級工程師，主要從事垃圾焚燒發(fā)電項目主焚燒線設(shè)備的設(shè)計工作。

2016-06-22