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近年来，城市生活垃圾焚烧技术发展迅速，已经成为最可靠最环保的废弃物能源化利用技术之一。现代城市生活垃圾焚化炉转化的能源种类多样，包括电能、热能、蒸汽，可供能源化工产业、农业以及住宅区等使用。然而，由于城市生活垃圾和其他类似废弃物的特殊物质组成和元素性质，物料的焚烧在焚烧炉内部会产生强腐蚀性环境，可以导致过热器以及其他heatexchangers的高温腐蚀。为提高锅炉效率，增加能量的产生，提高蒸汽温度和压力是有效的手段，但使得锅炉金属管路的腐蚀速率也严重提高。该腐蚀问题迫使废物能源(WtE)工厂在较低的蒸汽温度下运行(大约420℃)和压力(大约40bar)(这是能量产生效率和腐蚀速率之间的折衷方案)，从而导致锅炉效率只有15-23％。而且，高温腐蚀会导致锅炉维护计划外的停工检修，在废物处理方面的电力损失以及最终的工作损失。对于损坏的锅炉管路进行维护和更换的成本很高，使得锅炉的运行费用昂贵。因此，解决垃圾焚烧炉内高温腐蚀问题对于废弃物能源化利用行业的发展至关重要。
本文的总体目标是提供一种解决高温腐蚀问题的方法，从而改善蒸汽参数，提高锅炉效率。为此，研究了随着蒸汽温度、蒸汽压力和不同腐蚀性物质即碱金属氯化物(KCl和NaCl)，SO2以及H2O蒸气的浓度变化而产生的腐蚀趋势。本文首次使用Gaussian09进行理论计算，使用chemkin-Pro进行动力学建模，来探索腐蚀反应途径。此外，通过实验室规模实验研究了腐蚀速率随时间的变化以及含碱金属氯化物(其中使用NaCl替代化合物，水分和SO2)的腐蚀环境的变化。以市售的310H合金和纯铁为代表，研究了腐蚀动力学和腐蚀反应路径。此后，使用Factsage软件通过热力学平衡计算(CALPHAD方法)设计了一种新型的耐腐蚀合金，制造成型后在600摄氏度和100巴的压力下测试其耐腐蚀性。将设计合金的腐蚀速率与其他市售合金(即Inconel625，Esshete1250、304和13CrMo4-5TS)进行了对比。此外，还进行了腐蚀速率/成本分析，比较设计合金与现有合金的经济可行性。
结果表明，随着KCl浓度的增加，铁的腐蚀速率呈先升高后降低的趋势。SO2浓度大于500ppm时，腐蚀速率明显提高；浓度在250-500ppm时，腐蚀速率有所降低；浓度低于250ppm时对腐蚀速率影响较小。水蒸气约10vol％时是降低腐蚀效果的最佳选择，在该浓度影响下，腐蚀速率加快。蒸汽压力对铁的腐蚀速率影响大于蒸汽温度。添加Cl自由基，HCl和KSO3Cl的系列反应快了反应的腐蚀速率，而形成硫酸盐的反应则对腐蚀速率起抑制作用。含有NaCl+20％(体积)的H2O+8％(体积)的O2的暴露环境在延长的暴露时间内表现出线性腐蚀侵蚀，然后变成稳态抛物线速率定律。该条件是最具腐蚀性的环境，因为与在NaCl+20％(体积)H2O+300ppmSO2+8％(体积)O2的条件下相比，合金310H的质量增加了约400％。含有NaCl+300ppmSO2+8％(体积)O2的环境会在很短的时间内(1小时)导致腐蚀破坏，并且由于氯化钠的硫酸盐化抑制了氯化过程，导致质量的增加。在没有氯化钠盐的情况下，吸附表面硫酸盐的形成抑制了铬酸的汽化。腐蚀性物质对腐蚀过程的影响顺序从大到小为NaCl＞H2O蒸气＞SO2。模拟合金(Ni-5W-6B-28Cr-13Al)显示出比13CrMo4-5TS和304合金更好的耐腐蚀性，其腐蚀速率与Inconel625相当，但成本比Inconel625低36％，比Esshete1250低22.5%。
本文从两个方面针对废弃物能源化利用行业的高温腐蚀问题提出了建议，一方面，即通过在非夏季的阳光下干燥或安装将在夏季使用的干燥阶段来优化水分浓度，通过使用含硫燃料来浓缩SO2，另一方面，在炉体内使用新设计的耐腐蚀合金(Ni-5W-6B-28Cr-13Al)，新设计的合金虽耐腐蚀性较好，但仍需进行长期的试验测试，特别是在工厂锅炉实际运转的环境中。
本文的总体目标是提供一种解决高温腐蚀问题的方法，从而改善蒸汽参数，提高锅炉效率。为此，研究了随着蒸汽温度、蒸汽压力和不同腐蚀性物质即碱金属氯化物(KCl和NaCl)，SO2以及H2O蒸气的浓度变化而产生的腐蚀趋势。本文首次使用Gaussian09进行理论计算，使用chemkin-Pro进行动力学建模，来探索腐蚀反应途径。此外，通过实验室规模实验研究了腐蚀速率随时间的变化以及含碱金属氯化物(其中使用NaCl替代化合物，水分和SO2)的腐蚀环境的变化。以市售的310H合金和纯铁为代表，研究了腐蚀动力学和腐蚀反应路径。此后，使用Factsage软件通过热力学平衡计算(CALPHAD方法)设计了一种新型的耐腐蚀合金，制造成型后在600摄氏度和100巴的压力下测试其耐腐蚀性。将设计合金的腐蚀速率与其他市售合金(即Inconel625，Esshete1250、304和13CrMo4-5TS)进行了对比。此外，还进行了腐蚀速率/成本分析，比较设计合金与现有合金的经济可行性。
结果表明，随着KCl浓度的增加，铁的腐蚀速率呈先升高后降低的趋势。SO2浓度大于500ppm时，腐蚀速率明显提高；浓度在250-500ppm时，腐蚀速率有所降低；浓度低于250ppm时对腐蚀速率影响较小。水蒸气约10vol％时是降低腐蚀效果的最佳选择，在该浓度影响下，腐蚀速率加快。蒸汽压力对铁的腐蚀速率影响大于蒸汽温度。添加Cl自由基，HCl和KSO3Cl的系列反应快了反应的腐蚀速率，而形成硫酸盐的反应则对腐蚀速率起抑制作用。含有NaCl+20％(体积)的H2O+8％(体积)的O2的暴露环境在延长的暴露时间内表现出线性腐蚀侵蚀，然后变成稳态抛物线速率定律。该条件是最具腐蚀性的环境，因为与在NaCl+20％(体积)H2O+300ppmSO2+8％(体积)O2的条件下相比，合金310H的质量增加了约400％。含有NaCl+300ppmSO2+8％(体积)O2的环境会在很短的时间内(1小时)导致腐蚀破坏，并且由于氯化钠的硫酸盐化抑制了氯化过程，导致质量的增加。在没有氯化钠盐的情况下，吸附表面硫酸盐的形成抑制了铬酸的汽化。腐蚀性物质对腐蚀过程的影响顺序从大到小为NaCl＞H2O蒸气＞SO2。模拟合金(Ni-5W-6B-28Cr-13Al)显示出比13CrMo4-5TS和304合金更好的耐腐蚀性，其腐蚀速率与Inconel625相当，但成本比Inconel625低36％，比Esshete1250低22.5%。
本文从两个方面针对废弃物能源化利用行业的高温腐蚀问题提出了建议，一方面，即通过在非夏季的阳光下干燥或安装将在夏季使用的干燥阶段来优化水分浓度，通过使用含硫燃料来浓缩SO2，另一方面，在炉体内使用新设计的耐腐蚀合金(Ni-5W-6B-28Cr-13Al)，新设计的合金虽耐腐蚀性较好，但仍需进行长期的试验测试，特别是在工厂锅炉实际运转的环境中。