淺析循環(huán)流化床垃圾焚燒爐拆改成爐排型焚燒爐技術(shù)

王衛(wèi)東

摘? 要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，垃圾每年以8%～10%的速度增長(zhǎng)，“垃圾圍城”現(xiàn)象日益嚴(yán)重。預(yù)計(jì)到2030年全國(guó)生活垃圾將會(huì)達(dá)到4.09億t，到2050年將達(dá)到5.28億t。生活垃圾對(duì)土壤、大氣和水系造成嚴(yán)重污染，而垃圾焚燒具有“減量化、無(wú)害化、資源化”的特點(diǎn)，是目前垃圾處理的主流方式。城市生活垃圾焚燒爐主要采用爐排爐和流化床焚燒爐。爐排爐運(yùn)行穩(wěn)定，在我國(guó)垃圾焚燒廠中占據(jù)大部分份額;流化床初期造價(jià)低，屬于自主研發(fā)技術(shù)。目前新建的垃圾焚燒項(xiàng)目絕大部分采用爐排爐，循環(huán)流化床焚燒爐已基本退出市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床垃圾焚燒爐;拆改;爐排型焚燒爐技術(shù)

引言

目前，機(jī)械爐排型垃圾焚燒爐對(duì)垃圾成分變化的特性適應(yīng)性強(qiáng);焚燒爐內(nèi)垃圾焚燒產(chǎn)熱，對(duì)新進(jìn)入的垃圾進(jìn)行預(yù)熱干燥，特別適用于我國(guó)城鎮(zhèn)低熱值、高水分的垃圾焚燒處理;對(duì)垃圾的適應(yīng)性強(qiáng)，不需要前端預(yù)處理，設(shè)備故障少，運(yùn)行可靠;CO2減排效果優(yōu)于其他生活垃圾處理設(shè)施。焚燒爐穩(wěn)定可靠，設(shè)備壽命長(zhǎng)，滿(mǎn)足年運(yùn)行時(shí)間大于8000h的要求。國(guó)家建設(shè)部、國(guó)家環(huán)?？偩?、科技部發(fā)布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》中指出：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其他爐型的焚燒爐。”綜上所述，對(duì)比爐排型焚燒爐和循環(huán)流化床焚燒爐的優(yōu)缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)部分采用循環(huán)流化床焚燒爐焚燒的電站已逐步進(jìn)行焚燒爐型式改造，可以說(shuō)，國(guó)內(nèi)將循環(huán)流化床焚燒爐改造成爐排型焚燒爐是大勢(shì)所趨。

1項(xiàng)目背景及改造原因

以位于東部某發(fā)達(dá)城市某項(xiàng)目為例，廠內(nèi)安裝有3臺(tái)500t/d流化床垃圾焚燒爐，焚燒爐配有10%燃煤摻燒，額定主蒸汽壓力為3.82MPa（g），溫度為450℃，額定蒸發(fā)量為75t/h。生活垃圾坑儲(chǔ)存時(shí)間為5d，垃圾坑內(nèi)設(shè)有垃圾破碎系統(tǒng)。由于此項(xiàng)目垃圾焚燒廠于21世紀(jì)初投運(yùn)，距今已有近20年的運(yùn)營(yíng)歷史。期間進(jìn)行過(guò)1次大修，并對(duì)煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。由于項(xiàng)目建設(shè)年代早，廠址所在地城市擴(kuò)張，周邊已有居民居住?？紤]到流化床焚燒爐本身的技術(shù)特點(diǎn)，即使經(jīng)過(guò)大修后，運(yùn)行仍然不穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短，污染物排放時(shí)有超標(biāo)、飛灰排放量大，廠內(nèi)已無(wú)堆積空間，經(jīng)常被居民投訴，成為環(huán)保重點(diǎn)監(jiān)管單位，存在技術(shù)改造需求。經(jīng)過(guò)考察，業(yè)主考慮采用爐排爐技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)，結(jié)合業(yè)主需求，擬改造1臺(tái)流化床焚燒爐做為示范。本改造方案采用的是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的垃圾爐排型焚燒爐，單爐容量是450t/d，運(yùn)行過(guò)程中不需要摻燒輔助燃料。

2汽輪發(fā)電機(jī)組

根據(jù)研究，對(duì)于同等垃圾焚燒量，在過(guò)熱器集箱出口蒸汽參數(shù)相同的前提下，循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱器集箱出口蒸汽量比爐排型焚燒爐大，因此將焚燒廠改造成同等垃圾處理量和過(guò)熱器集箱出口同等蒸汽參數(shù)的爐排型焚燒爐，焚燒廠現(xiàn)有汽輪發(fā)電機(jī)組仍能滿(mǎn)足使用容量，故保留焚燒廠現(xiàn)有汽輪發(fā)電機(jī)組，汽機(jī)房?jī)?nèi)汽輪機(jī)主輔機(jī)、給水泵、凝結(jié)水泵、疏水泵、壓力容器以及汽水管道無(wú)須進(jìn)行改造，現(xiàn)有汽機(jī)房設(shè)備及管道即可滿(mǎn)足改成爐排型焚燒爐后的使用要求。目前，循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐常采用中溫中壓蒸汽鍋爐和次高溫次高壓蒸汽鍋爐，爐排型垃圾焚燒鍋爐常采用中溫中壓蒸汽鍋爐和中溫次高壓蒸汽鍋爐。若前端焚燒爐主蒸汽參數(shù)更改，與焚燒廠現(xiàn)有汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)不匹配，則現(xiàn)有汽輪機(jī)主輔機(jī)、給水泵等同時(shí)需要拆除改造，拆除和新增設(shè)備費(fèi)用較高;且拆除原有汽輪發(fā)電機(jī)組勢(shì)必會(huì)影響現(xiàn)有垃圾焚燒廠垃圾處理量，導(dǎo)致城市生活垃圾無(wú)處存放，加重城市垃圾消納處置的負(fù)擔(dān)。建議前端垃圾焚燒爐主蒸汽參數(shù)與原先保持一致，減少汽機(jī)除氧間設(shè)備、管道拆除及改造費(fèi)用，同時(shí)焚燒爐進(jìn)行分期改造，不影響其他垃圾焚燒爐處理，有助于城市生活垃圾的消納。

3鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

二段往復(fù)式垃圾焚燒爐排針對(duì)中國(guó)城市生活垃圾低熱值、高水分和高灰份的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，采用一段傾斜布置的逆推段爐排和一段水平布置的順推段爐排組合式結(jié)構(gòu)，分為逆推段爐排和順推段爐排兩個(gè)燃燒區(qū)域，該爐排結(jié)合了單純的逆推或順推爐排兩種形式的爐排優(yōu)點(diǎn)，既能使垃圾在逆推爐排上充分?jǐn)嚢?、燃燒，又可利用逆推爐排和順推爐排間的落差打散團(tuán)塊，使垃圾在順推爐排上充分燃燒，其灰渣的熱灼減率優(yōu)于單純的逆推或順推爐排，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，布置緊湊，爐排采用液壓驅(qū)動(dòng)，所有爐排部件的動(dòng)作由一套液壓系統(tǒng)的各執(zhí)行元件完成，爐排運(yùn)動(dòng)平穩(wěn);自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)是以 PLC 為核心部件。液壓系統(tǒng)和自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)主要元器件選用國(guó)際知名品牌產(chǎn)品。采用鍋爐蒸發(fā)量或（和）爐溫穩(wěn)定控制原理，以保證爐排根據(jù)設(shè)定的數(shù)值實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行;垃圾可以得到更充分的燃燒，降低灰渣的熱灼減率。 在進(jìn)爐垃圾熱值不低于4186kJ/kg，含水率不超過(guò) 40%的情況下，可不借助輔助燃料實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒，設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間≥8000 小時(shí)，灰渣的熱灼減率可控制在3%以?xún)?nèi)。具有適應(yīng)熱值范圍廣（4186- 9000kJ/kg）、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力大（70～110%）、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、燃燒充分、自動(dòng)化程度高和可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。

鍋爐為單鍋筒，自然循環(huán)中壓鍋爐，前吊后支，構(gòu)架采用鋼結(jié)構(gòu)，按 7 度地震設(shè)防，爐室 I、Ⅱ、Ⅲ均為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)。在爐室Ⅱ下部設(shè)置有蒸發(fā)受熱面;在爐室Ⅲ布置有煙氣空氣預(yù)熱器及高溫、中溫、低溫過(guò)熱器，并在高溫、中溫、低溫過(guò)熱器之間布置了噴水減溫器，用來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)熱器出口汽溫。尾部煙道內(nèi)布置了四組省煤器。鍋筒內(nèi)部采用旋風(fēng)分離器，集中下降管，平臺(tái)為鍍鋅柵格平臺(tái)。

4垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目設(shè)備拆改方案

循環(huán)流化床焚燒爐需對(duì)垃圾進(jìn)行破碎處理，設(shè)置有原生垃圾倉(cāng)、預(yù)處理車(chē)間、成品垃圾庫(kù);爐排型垃圾焚燒爐不需要對(duì)垃圾進(jìn)行破碎處理，可以直接進(jìn)爐焚燒。改造為爐排型焚燒爐后，若不考慮改造垃圾坡道和垃圾倉(cāng)，則原生垃圾倉(cāng)垃圾需要經(jīng)皮帶輸送至成品垃圾庫(kù)。改造方案：增加原生垃圾倉(cāng)至成品庫(kù)的垃圾輸送系統(tǒng)。新建設(shè)1×450t/d機(jī)械爐排垃圾焚燒爐，盡量縮小新建垃圾焚燒爐與現(xiàn)有廠房距離，從而縮短垃圾輸送長(zhǎng)度，焚燒爐爐前料斗貼近現(xiàn)有輸煤給料間，采用閉式垃圾輸送系統(tǒng)。需要改造垃圾料斗，料斗底部設(shè)置輸送設(shè)備，將垃圾輸送至爐前給料料斗。現(xiàn)有煙氣凈化系統(tǒng)為“SNCR脫硝工藝+靜電除塵+半干法脫硫反應(yīng)塔+活性炭吸附+布袋除塵器”，可以利用原有SNCR系統(tǒng)、活性炭?jī)?chǔ)存及輸送系統(tǒng)、干法儲(chǔ)存和輸送系統(tǒng)、飛灰儲(chǔ)存及穩(wěn)定化系統(tǒng)。改造方案：拆除靜電除塵器，根據(jù)鍋爐參數(shù)對(duì)干法塔和布袋除塵器進(jìn)行改造，以滿(mǎn)足現(xiàn)有工藝要求。拆除原有汽輪機(jī)設(shè)備，利用原有汽輪機(jī)基礎(chǔ)重新安裝兩臺(tái)汽輪機(jī)，保留原有發(fā)電機(jī)和空冷島系統(tǒng)，其他輔機(jī)設(shè)備需按常規(guī)配置。

結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床垃圾焚燒爐拆改成爐排型焚燒爐技術(shù)要求高，需綜合分析原有建筑物主要受力構(gòu)件能否滿(mǎn)足改造后的工藝使用要求，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)需對(duì)原有房屋進(jìn)行可靠度評(píng)估;需工程進(jìn)度等因素后進(jìn)行決策。

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