栗德春

摘要：垃圾焚燒是當(dāng)前城市生活垃圾處理最有效的方式，焚燒產(chǎn)生的熱量可轉(zhuǎn)換為電能，此技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。垃圾焚燒過程中的垃圾品質(zhì)、爐內(nèi)燃燒溫度、鍋爐配風(fēng)等因素，會(huì)使熔融灰粘附于爐內(nèi)受熱面形成焦塊，爐內(nèi)側(cè)墻、前后拱結(jié)焦會(huì)影響鍋爐燃燒，大面積結(jié)焦燃燒會(huì)導(dǎo)致鍋爐傳熱惡化，排煙溫度升高，廠用電率上升，鍋爐被迫停爐?，F(xiàn)針對(duì)某400 t/d垃圾焚燒鍋爐的結(jié)焦問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的處理措施，保證了鍋爐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：垃圾發(fā)電;鍋爐結(jié)焦;風(fēng)量;爐膛溫度

0 引言

我國城市化進(jìn)程不斷加快，城市生活垃圾越來越多，種類復(fù)雜，大部分垃圾帶有毒性，危害生態(tài)環(huán)境且不容分解[1]，因此，處理城市生活垃圾迫在眉睫。常見的城市生活垃圾處理方法有填埋處理、焚燒處理、堆肥處理[2]。焚燒處理減量效果顯著，可以從根源解決“垃圾圍城”問題，垃圾焚燒產(chǎn)生的余熱還可實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換，是國內(nèi)外處理城市生活垃圾的主要方式。近幾年，國內(nèi)垃圾發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展迅速[3]，文獻(xiàn)[4]提出排煙熱損失是影響垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐效率的關(guān)鍵因素之一。實(shí)際生產(chǎn)中，垃圾焚燒鍋爐因垃圾品質(zhì)、爐內(nèi)燃燒溫度、鍋爐配風(fēng)等因素會(huì)使鍋爐結(jié)焦，水冷壁管吸熱減弱，排煙溫度上升，排煙熱損失加大[5]。

本文基于某400 t/d垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的問題，隨機(jī)抽取4種不同熱值的垃圾樣品進(jìn)行剖析，提出針對(duì)性措施，以改善鍋爐結(jié)焦問題，提高了鍋爐熱效率，保障了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

該垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目工程的日處理垃圾能力為800 t/d，垃圾焚燒爐采用2×400 t/d三段順推往復(fù)式爐排爐，采用無錫華光鍋爐股份有限公司的多級(jí)爐排垃圾焚燒技術(shù)，爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，煙氣為三流程布置方式，鍋爐為中壓、單汽包自然循環(huán)水管鍋爐，過熱器分高、中、低三級(jí)過熱器，中間設(shè)二級(jí)噴水減溫器，尾部設(shè)五級(jí)省煤器。該鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行，結(jié)焦問題嚴(yán)重，主要分布于鍋爐側(cè)墻、燃燒段位置，如圖1、圖2所示。

2 結(jié)焦原因

2.1? ? 垃圾品質(zhì)

垃圾種類和含水率決定其發(fā)熱量的高低，發(fā)熱量高低對(duì)鍋爐的結(jié)焦影響程度不同[6]。該垃圾發(fā)電廠位于河北省境內(nèi)，燃料主要來源于所在市各轄區(qū)、縣城市生活垃圾，主要含塑料、生活廢品、邊角料、工業(yè)垃圾等，其含水率不穩(wěn)定，忽高忽低，熱值變化明顯。對(duì)比不同熱值生活垃圾在相同時(shí)間內(nèi)（48 h）的鍋爐結(jié)焦情況，如表1所示。

從表1可以看出：該垃圾發(fā)電廠燃用垃圾熱值均高于設(shè)計(jì)值，垃圾熱值在設(shè)計(jì)值附近鍋爐無結(jié)焦，垃圾熱值在8 280 kJ/kg時(shí)，鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象最為嚴(yán)重。

2.2? ? 爐內(nèi)溫度

若爐膛溫度控制不合理，鍋爐易產(chǎn)生結(jié)焦問題。有研究認(rèn)為，爐膛溫度在850 ℃時(shí)，可以保證垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二噁英徹底分解[7]，但此時(shí)火焰中心溫度在1 100 ℃以上，飛灰易軟化熔融產(chǎn)生流焦現(xiàn)象，在靠近爐膛內(nèi)壁較低溫度處形成焦塊;另一方面，因爐膛溫度測(cè)點(diǎn)掛焦或掛灰時(shí)，其測(cè)點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度存在偏差。王海泉[5]的研究表明：測(cè)點(diǎn)溫度與理論溫度相差50 ℃時(shí)，實(shí)際溫度可能超過200 ℃，因季節(jié)變化產(chǎn)生的溫度偏差不同，造成實(shí)際溫度過高，出現(xiàn)鍋爐結(jié)焦問題。

該垃圾發(fā)電廠在燃燒4種不同熱值垃圾時(shí)，爐內(nèi)溫度均大于880 ℃（設(shè)計(jì)值），如表2所示。停爐檢查各爐膛溫度測(cè)點(diǎn)均有掛焦現(xiàn)象，DCS顯示爐膛測(cè)點(diǎn)溫度按規(guī)程規(guī)定控制時(shí)，較實(shí)際溫度偏高。綜上所述，爐膛溫度過高是導(dǎo)致該垃圾發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的主要原因。

2.3? ? 鍋爐配風(fēng)量

過量空氣系數(shù)對(duì)垃圾燃燒狀況影響很大，供給適當(dāng)?shù)倪^量空氣是有機(jī)物完全燃燒的必要條件，爐內(nèi)垃圾燃燒所需氧量通過鍋爐配風(fēng)調(diào)整，減少爐膛漏風(fēng)量，維持風(fēng)量平衡可以解決結(jié)焦問題。從已有的案例[8-9]分析可知，爐內(nèi)風(fēng)量不平衡主要表現(xiàn)在以下兩方面：一是配風(fēng)量偏低，煙氣測(cè)試中CO含量偏高，使無機(jī)物灰渣熔點(diǎn)降低，鍋爐內(nèi)壁結(jié)焦;二是二次風(fēng)機(jī)投入可靠性不高，氧量長(zhǎng)時(shí)間偏低、風(fēng)速不夠，飛灰顆粒因自重而大面積沉積，在喉部上方結(jié)焦。鍋爐運(yùn)行中氧量長(zhǎng)期維持在5.2%～6.8%，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值6%～10%，氧量偏低、風(fēng)速不夠，飛灰顆粒因自重而大面積沉積是該垃圾發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的又一原因。

3 針對(duì)性措施

本文針對(duì)4種不同熱值垃圾對(duì)鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的控制措施，可緩解鍋爐結(jié)焦問題，保證鍋爐的正常運(yùn)行，提高其工作效率。

3.1? ? 不同熱值垃圾摻配

該地區(qū)垃圾成分復(fù)雜，其含水率多變，熱值不穩(wěn)定，根據(jù)2.1中的分析，提出入廠垃圾應(yīng)實(shí)施精細(xì)化管理的建議，嚴(yán)格化驗(yàn)入廠垃圾熱值，對(duì)高、低熱值垃圾進(jìn)行充分混合，控制混合后的垃圾熱值在5 000 kJ/kg左右，鍋爐結(jié)焦問題得以減緩。

3.2? ? 控制爐膛溫度

文獻(xiàn)[5]闡述了通過噴水降低爐膛溫度的方法，結(jié)合該垃圾發(fā)電廠實(shí)際情況，一是采取降低爐膛溫度運(yùn)行，控制在850 ℃左右，避免因爐膛溫度與測(cè)點(diǎn)溫度偏差帶來的影響;二是將不同熱值垃圾混合后焚燒，爐膛溫度高于880 ℃時(shí)，向爐膛噴入鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器回收水的方法降低爐膛溫度;三是爐膛側(cè)墻采用空氣冷卻。運(yùn)行實(shí)踐表明，這3種方法降低爐膛溫度的效果明顯，實(shí)測(cè)爐膛溫度在二噁英分解溫度可控范圍，可以抑制爐膛結(jié)焦，同時(shí)鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器回收水還可重復(fù)利用。

3.3? ? 氧量控制

合理配風(fēng)、控制氧量在適合范圍、維持風(fēng)量平衡是維持空氣動(dòng)力場(chǎng)的重要因素[10]。根據(jù)試驗(yàn)得出：結(jié)合3.1、3.2所述措施，正常運(yùn)行時(shí)干燥預(yù)燃區(qū)、主燃燒區(qū)、燃盡區(qū)，3個(gè)區(qū)域按3：5：2配風(fēng);適當(dāng)增加送風(fēng)量，維持氧量在6%～8%，結(jié)焦程度在可控范圍內(nèi)。同時(shí)，調(diào)整燃燒時(shí)切記先調(diào)整料層后調(diào)整配風(fēng)，做到超前調(diào)節(jié)、勤調(diào)整，避免大幅度調(diào)整。

4 結(jié)語

該垃圾發(fā)電廠所在區(qū)域的垃圾熱值變化較大，加之運(yùn)行控制不當(dāng)，爐膛結(jié)焦問題嚴(yán)重。在保證二噁英分解、鍋爐穩(wěn)定燃燒的情況下，發(fā)電廠采用不同熱值垃圾混合后焚燒，控制熱值盡量在設(shè)計(jì)值附近;爐內(nèi)噴水、爐膛側(cè)墻空氣冷卻方法可控制爐膛溫度;優(yōu)化不同燃燒區(qū)域的配風(fēng)比例，可提高氧量至6%～8%，這些措施對(duì)抑制鍋爐結(jié)焦問題有顯著效果。出現(xiàn)類似問題的垃圾發(fā)電企業(yè)，可結(jié)合本單位實(shí)際情況，合理運(yùn)用本文闡述的相關(guān)措施解決問題。

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