尹水娥，劉晶昊，李櫻，宋薇，丁兆勇，云松，蒲志紅

（1.中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120；2.環(huán)保部對外合作中心，北京100036）

生活垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的診斷與提升
——以中山北部基地垃圾焚燒廠為例

尹水娥1，劉晶昊1，李櫻2，宋薇1，丁兆勇1，云松1，蒲志紅1

（1.中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120；2.環(huán)保部對外合作中心，北京100036）

介紹了生活垃圾焚燒發(fā)電廠的診斷方法，分析了診斷的重點；并運用此方法對中山北部基地垃圾焚燒發(fā)電廠進行診斷，根據(jù)對各系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)查結(jié)果，提出了改造提升方案，并進行了綜合評價和經(jīng)濟分析。

生活垃圾；焚燒廠；診斷；提升

焚燒是當(dāng)前我國重要的生活垃圾處理方式。截至2015年底，投入運行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠有222座，總處理能力為2.2×105t/d，總裝機約為4 300 MW，其中采用爐排爐的焚燒發(fā)電廠有140座，合計處理能力達到1.38×105t/d，裝機達到2 520 MW。根據(jù)“十三五”生活垃圾無害化處理設(shè)施規(guī)劃，到2020年底，我國將建成近400座焚燒廠，總處理能力達到5.2×105t/d，焚燒比例占垃圾處理的50%以上。

從1986年深圳清水河垃圾焚燒廠建成開始，我國垃圾焚燒經(jīng)歷了十多年的發(fā)展，垃圾焚燒廠建設(shè)管理水平有了很大的提升。但是，垃圾焚燒處理設(shè)施以機電設(shè)備為主，具有一定的使用年限，長年累月在高溫腐蝕環(huán)境下運行，逐漸老化，需要經(jīng)常進行診斷與提升。尤其是面對當(dāng)前公眾對于焚燒廠的普遍關(guān)注以及環(huán)保標準不斷提高的情況，我國將有一批垃圾焚燒廠需要進行改造升級。為此，有必要對老舊焚燒廠進行提升改造研究。通過對焚燒設(shè)施診斷方法學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)焚燒廠運行管理中存在的問題，并根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，借鑒國外先進經(jīng)驗，從而提出相應(yīng)的解決方案。

1 垃圾焚燒發(fā)電廠的診斷

國外有些焚燒廠連續(xù)運行30～40 a，絕非靠日常的例行檢修能達到，期間需要經(jīng)歷多次大幅度的診斷與提升。借鑒日本和我國臺灣的經(jīng)驗，當(dāng)焚燒廠運行了一定的年限，各設(shè)備出現(xiàn)了老化現(xiàn)象后，需要給焚燒廠做一次整體診斷，包括診斷范圍的確定、診斷的指標、診斷的項目和診斷的內(nèi)容等。

1）診斷的范圍。一般老舊焚燒廠設(shè)備狀態(tài)及運營情況，包括垃圾接收系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、燃燒煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、飛灰穩(wěn)定化系統(tǒng)、爐渣出灰及輸送系統(tǒng)、廠房暖通系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)以及土木建筑。

2）調(diào)查的項目。主要是設(shè)備檢查和效能評估。圖1為生活垃圾焚燒設(shè)施診斷方法總體設(shè)計。

圖1 生活垃圾焚燒設(shè)施診斷方法總體設(shè)計

3）診斷內(nèi)容。焚燒廠設(shè)備檢查主要涉及廠內(nèi)各系統(tǒng)內(nèi)的主要設(shè)備及其附件，比如靜電除塵器包括除塵器本體，集塵、放電裝置，灰塵排出裝置，電氣設(shè)備等，對每個部件進行仔細檢查。主要方法有目測、測量和測試。檢查判定：①查各系統(tǒng)或各部材的劣化、損傷程度，與新設(shè)備、部材做性能或材質(zhì)的比較；②各系統(tǒng)或各部材的使用情況（溫度等）是否適當(dāng)，進行合理的使用條件與現(xiàn)狀使用情況的比較；③各系統(tǒng)或各部材的使用殘余壽命的估算，得出殘余壽命和整改所需要的時間，可預(yù)測的故障內(nèi)容與對策，改造、改修的對策；④導(dǎo)入新技術(shù)的可能性。

4）焚燒廠效能評估。主要是根據(jù)運營數(shù)據(jù)對各個系統(tǒng)逐個評估，主要方法為對比和計算。檢查判定：①與設(shè)計值的比較；②與同類型的其他廠的指標對比。

5）需要查閱的資料。①工廠運營情況，其中包括各年度的垃圾進廠量、焚燒量以及爐渣量，垃圾進廠量/焚燒量以及爐渣量的歷年變化，燃燒效率、蒸發(fā)效率的歷年變化，燃燒效率/蒸發(fā)效率的歷年變化；②垃圾成分以及焚燒殘渣的資料，包括垃圾化學(xué)分析、燃燒殘渣歷年變化、熱灼減率的歷年變化；③煙氣的有害氣體的資料，包括有害氣體濃度歷年變化、粉塵濃度歷年變化、硫氧化物濃度歷年變化、煙氣處理藥品使用量歷年變化；④廢水相關(guān)資料，包括原水分析結(jié)果代表值、排放水分析結(jié)果代表值；⑤電量相關(guān)資料，主要是發(fā)電量以及上網(wǎng)電量、購入電量的歷年變化；⑥各設(shè)備的維修相關(guān)資料。

2 案例分析

2.1 項目基本情況

中山北部基地垃圾焚燒發(fā)電廠于2009年正式投產(chǎn)運行，設(shè)計處理能力為1 000 t/d，滲瀝液處理能力為450 t/d。項目建廠水平較高，垃圾吊、垃圾焚燒爐、燃燒器、布袋及煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)等主要設(shè)備均為國外進口。

項目自投產(chǎn)以來很多設(shè)備未曾按使用要求進行必要的檢修維護，如爐排和鍋爐爐管6 a未曾更換，2號汽輪機未曾執(zhí)行過大修，致使目前多個系統(tǒng)無法正常運行，全廠總體工作效率不高，目前的垃圾處理能力只能達到800 t/d，而且廠用電率偏高。與此同時，隨著公眾環(huán)保意識的提高，環(huán)保標準也隨之不斷嚴格，焚燒廠的工藝技術(shù)以及設(shè)備狀況已經(jīng)難以達到新的排放標準的要求。

2.2 設(shè)備診斷

2臺爐是同時建成，焚燒爐余熱鍋爐等主要設(shè)備運行及檢修情況相當(dāng)，本次診斷主要針對1#焚燒線展開，2#焚燒線檢修工程量及內(nèi)容可參考1#焚燒線來進行。

按照診斷方法對焚燒處理設(shè)施進行全面診斷，逐個檢查每個系統(tǒng)和每個設(shè)備。以焚燒裝置為例，發(fā)現(xiàn)推料器設(shè)備腐蝕、磨損嚴重，推料爐排間隙變大，致使有垃圾落入推料器下方滲瀝液收集斗中造成堵塞。此外，推料器頂板和推料器爐排都有不同程度的脫落現(xiàn)象；第2單元至第4單元爐排磨損、腐蝕嚴重，轉(zhuǎn)動爐排片與固定爐排片間隙過大，正常間隙應(yīng)為3～5 mm，目前為25～30 mm，爐排有堵塞現(xiàn)象。爐排下滑動調(diào)整軸均有斷裂、脫落現(xiàn)象發(fā)生。液壓油管與設(shè)備接口處多有滲油現(xiàn)象；液壓推桿由于長時間未檢修更換，磨損嚴重，推桿變形，前后直徑相差明顯，如圖2所示。

圖2 液壓推桿和爐排片的故障診斷

2.3 診斷評估

根據(jù)對各系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)查結(jié)果，給出綜合評價及分析，依據(jù)CJJ 128—2009生活垃圾焚燒廠運行維護與安全技術(shù)規(guī)程中規(guī)定的各系統(tǒng)維護保養(yǎng)規(guī)定，特種設(shè)備的維護保養(yǎng)應(yīng)按國家和行業(yè)有關(guān)規(guī)定，同時依據(jù)相應(yīng)的操作規(guī)程執(zhí)行，按照診斷判定進行分析。下面以焚燒裝置為例。①爐排：爐排出現(xiàn)破損情況，2～4單元固定爐排和轉(zhuǎn)動爐排磨損嚴重，間隙較大；爐排備品不足，導(dǎo)致年檢無法更換，目前多階無法正常動作。建議采購爐排備品，同時停爐對爐排進行全面的檢測，對2～4單元破損爐排進行及時更換，桁架及導(dǎo)輪等原件進行清潔更換。針對助燃風(fēng)出風(fēng)口堵塞問題進行整改。②爐排液壓裝置：由于油污及油品問題，導(dǎo)致液壓設(shè)備堵塞及漏油，實際運行中致使爐排動作異常。建議針對液壓系統(tǒng)進行全面性管線除垢，檢修各油壓缸漏油問題，并選用合適的液壓油品。爐排液壓推桿磨損變形嚴重，建議全部更換。

在設(shè)備診斷基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)運營資料和報表，根據(jù)運營數(shù)據(jù)對各個系統(tǒng)逐個評估，以鍋爐排煙溫度高于設(shè)計值為例。根據(jù)現(xiàn)場DCS數(shù)據(jù)來看，鍋爐的排煙溫度達233℃，比正常的排煙溫度高出30℃以上，結(jié)合蒸汽出口參數(shù)較低的實際情況，初步判斷應(yīng)該是過熱器、省煤器等對流受熱面積灰結(jié)渣，使煙氣側(cè)的放熱熱阻增大，傳熱惡化使水側(cè)吸熱量少，煙氣的冷卻效果差，導(dǎo)致排煙溫度升高。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前裝有振打吹灰和激波吹灰2種方式，由于振打吹灰裝置出現(xiàn)腐蝕、老化等原因，而激波吹灰效果達不到要求，使受熱面結(jié)渣積灰嚴重，尤其是二級省煤器，堵塞了接近20排管，建議整體更換振打吹灰裝置，整改、維護激波吹灰，整體更換二級省煤器裝置，維護過熱器和一級省煤器裝置。

2.4 診斷經(jīng)濟性評估

對診斷提升方案進行經(jīng)濟性分析，主要包括整改需要的花費以及整改后提升的經(jīng)濟效益。本次改造最直接的經(jīng)濟效果可以實現(xiàn)增加垃圾處理量，增加噸垃圾發(fā)電量，降低廠用電率等方面，本測算按照3種工況進行測算并對比，經(jīng)濟效果非常顯著。

1）現(xiàn)有工況：改造前入爐垃圾處理量為820 t/d，進廠垃圾約為860 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量320 kWh，廠用電率約為20%。

2）改造后保守工況：經(jīng)改造后入爐垃圾量可達到970 t/d，入廠垃圾處理量達到1 030 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量340 kWh，項目廠用電率降低到17.5%。

3）改造后理想工況：經(jīng)改造后入爐垃圾量可達到1 040 t/d，入廠垃圾處理量達到1 100 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量360 kWh，項目廠用電率降低到16.5%。

4）按照保守工況，762個工作日可收回整改投資（約為27.7個月）；按照理想工況，461個工作日可收回改造投資（約為17個月）。

本次整改在經(jīng)濟效益方面還體現(xiàn)在能夠提升系統(tǒng)和設(shè)備運行效果，減少由于設(shè)備故障導(dǎo)致的計劃外停爐，降低爐渣熱灼減率，提升鍋爐效率等方面，社會效益和環(huán)境效益非常明顯。

［1］生活垃圾焚燒廠運行監(jiān)管標準：CJJ/T 212—2015［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

［2］生活垃圾焚燒廠評價標準：CJJ/T 137—2010［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

Diagnosis and Improvement of Waste Incineration Facilities:A Case Study of the Waste Incineration Plant in the Base of the Northern Part of Zhongshan

Yin Shuie1，Liu Jinghao1，Li Ying2，Song Wei1，Ding Zhaoyong1，Yun Song1，Pu Zhihong1
（1.China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100120；2.Foreign Economic Cooperation Office，Ministry of Environmental Protection，Beijing100036）

We introduced the diagnosis method of waste incineration plant，analyzed the diagnosis key points，then used the method to diagnose the waste incineration plant in the base of the northern part of Zhongshan.According to the survey result，we put forward the improvement plan，and made the comprehensive assessment and economic analysis.

municipal solid waste；waste incineration plant；diagnosis；improvement

X705

B

1005-8206（2017）03-0094-03

尹水娥（1978—），高級工程師，主要從事固廢處理及煙氣污染物的控制研究工作。

E-mail：yinshuie@163.com。

2017-02-23