淺析循環流化床垃圾焚燒爐拆改成爐排型焚燒爐技術

王衛東

摘? 要：隨著我國城鎮化的快速發展，垃圾每年以8%～10%的速度增長，“垃圾圍城”現象日益嚴重。預計到2030年全國生活垃圾將會達到4.09億t，到2050年將達到5.28億t。生活垃圾對土壤、大氣和水系造成嚴重污染，而垃圾焚燒具有“減量化、無害化、資源化”的特點，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。爐排爐運行穩定，在我國垃圾焚燒廠中占據大部分份額;流化床初期造價低，屬于自主研發技術。目前新建的垃圾焚燒項目絕大部分采用爐排爐，循環流化床焚燒爐已基本退出市場。

關鍵詞：循環流化床垃圾焚燒爐;拆改;爐排型焚燒爐技術

引言

目前，機械爐排型垃圾焚燒爐對垃圾成分變化的特性適應性強;焚燒爐內垃圾焚燒產熱，對新進入的垃圾進行預熱干燥，特別適用于我國城鎮低熱值、高水分的垃圾焚燒處理;對垃圾的適應性強，不需要前端預處理，設備故障少，運行可靠;CO2減排效果優于其他生活垃圾處理設施。焚燒爐穩定可靠，設備壽命長，滿足年運行時間大于8000h的要求。國家建設部、國家環?？偩?、科技部發布的《城市生活垃圾處理及污染防治技術政策》中指出：“目前垃圾焚燒宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術，審慎采用其他爐型的焚燒爐?！本C上所述，對比爐排型焚燒爐和循環流化床焚燒爐的優缺點，目前國內部分采用循環流化床焚燒爐焚燒的電站已逐步進行焚燒爐型式改造，可以說，國內將循環流化床焚燒爐改造成爐排型焚燒爐是大勢所趨。

1項目背景及改造原因

以位于東部某發達城市某項目為例，廠內安裝有3臺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℃，額定蒸發量為75t/h。生活垃圾坑儲存時間為5d，垃圾坑內設有垃圾破碎系統。由于此項目垃圾焚燒廠于21世紀初投運，距今已有近20年的運營歷史。期間進行過1次大修，并對煙氣處理系統進行了升級改造。由于項目建設年代早，廠址所在地城市擴張，周邊已有居民居住?？紤]到流化床焚燒爐本身的技術特點，即使經過大修后，運行仍然不穩定、連續運行時間短，污染物排放時有超標、飛灰排放量大，廠內已無堆積空間，經常被居民投訴，成為環保重點監管單位，存在技術改造需求。經過考察，業主考慮采用爐排爐技術進行改造升級，結合業主需求，擬改造1臺流化床焚燒爐做為示范。本改造方案采用的是自主知識產權的垃圾爐排型焚燒爐，單爐容量是450t/d，運行過程中不需要摻燒輔助燃料。

2汽輪發電機組

根據研究，對于同等垃圾焚燒量，在過熱器集箱出口蒸汽參數相同的前提下，循環流化床鍋爐過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熱器集箱出口同等蒸汽參數的爐排型焚燒爐，焚燒廠現有汽輪發電機組仍能滿足使用容量，故保留焚燒廠現有汽輪發電機組，汽機房內汽輪機主輔機、給水泵、凝結水泵、疏水泵、壓力容器以及汽水管道無須進行改造，現有汽機房設備及管道即可滿足改成爐排型焚燒爐后的使用要求。目前，循環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更改，與焚燒廠現有汽輪機進汽參數不匹配，則現有汽輪機主輔機、給水泵等同時需要拆除改造，拆除和新增設備費用較高;且拆除原有汽輪發電機組勢必會影響現有垃圾焚燒廠垃圾處理量，導致城市生活垃圾無處存放，加重城市垃圾消納處置的負擔。建議前端垃圾焚燒爐主蒸汽參數與原先保持一致，減少汽機除氧間設備、管道拆除及改造費用，同時焚燒爐進行分期改造，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鍋爐結構簡述

二段往復式垃圾焚燒爐排針對中國城市生活垃圾低熱值、高水分和高灰份的特點而設計，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構，分為逆推段爐排和順推段爐排兩個燃燒區域，該爐排結合了單純的逆推或順推爐排兩種形式的爐排優點，既能使垃圾在逆推爐排上充分攪拌、燃燒，又可利用逆推爐排和順推爐排間的落差打散團塊，使垃圾在順推爐排上充分燃燒，其灰渣的熱灼減率優于單純的逆推或順推爐排，結構設計合理，布置緊湊，爐排采用液壓驅動，所有爐排部件的動作由一套液壓系統的各執行元件完成，爐排運動平穩;自動燃燒控制系統是以 PLC 為核心部件。液壓系統和自動燃燒控制系統主要元器件選用國際知名品牌產品。采用鍋爐蒸發量或（和）爐溫穩定控制原理，以保證爐排根據設定的數值實現穩定、可靠的運行;垃圾可以得到更充分的燃燒，降低灰渣的熱灼減率。 在進爐垃圾熱值不低于4186kJ/kg，含水率不超過 40%的情況下，可不借助輔助燃料實現穩定的燃燒，設備年運行時間≥8000 小時，灰渣的熱灼減率可控制在3%以內。具有適應熱值范圍廣（4186- 9000kJ/kg）、負荷調節能力大（70～110%）、運行穩定可靠、燃燒充分、自動化程度高和可操作性強等特點。

鍋爐為單鍋筒，自然循環中壓鍋爐，前吊后支，構架采用鋼結構，按 7 度地震設防，爐室 I、Ⅱ、Ⅲ均為膜式水冷壁結構。在爐室Ⅱ下部設置有蒸發受熱面;在爐室Ⅲ布置有煙氣空氣預熱器及高溫、中溫、低溫過熱器，并在高溫、中溫、低溫過熱器之間布置了噴水減溫器，用來調節過熱器出口汽溫。尾部煙道內布置了四組省煤器。鍋筒內部采用旋風分離器，集中下降管，平臺為鍍鋅柵格平臺。

4垃圾焚燒發電項目設備拆改方案

循環流化床焚燒爐需對垃圾進行破碎處理，設置有原生垃圾倉、預處理車間、成品垃圾庫;爐排型垃圾焚燒爐不需要對垃圾進行破碎處理，可以直接進爐焚燒。改造為爐排型焚燒爐后，若不考慮改造垃圾坡道和垃圾倉，則原生垃圾倉垃圾需要經皮帶輸送至成品垃圾庫。改造方案：增加原生垃圾倉至成品庫的垃圾輸送系統。新建設1×450t/d機械爐排垃圾焚燒爐，盡量縮小新建垃圾焚燒爐與現有廠房距離，從而縮短垃圾輸送長度，焚燒爐爐前料斗貼近現有輸煤給料間，采用閉式垃圾輸送系統。需要改造垃圾料斗，料斗底部設置輸送設備，將垃圾輸送至爐前給料料斗?，F有煙氣凈化系統為“SNCR脫硝工藝+靜電除塵+半干法脫硫反應塔+活性炭吸附+布袋除塵器”，可以利用原有SNCR系統、活性炭儲存及輸送系統、干法儲存和輸送系統、飛灰儲存及穩定化系統。改造方案：拆除靜電除塵器，根據鍋爐參數對干法塔和布袋除塵器進行改造，以滿足現有工藝要求。拆除原有汽輪機設備，利用原有汽輪機基礎重新安裝兩臺汽輪機，保留原有發電機和空冷島系統，其他輔機設備需按常規配置。

結束語

循環流化床垃圾焚燒爐拆改成爐排型焚燒爐技術要求高，需綜合分析原有建筑物主要受力構件能否滿足改造后的工藝使用要求，結構專業需對原有房屋進行可靠度評估;需工程進度等因素后進行決策。

參考文獻

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