浅析循环流化床垃圾焚烧炉拆改成炉排型焚烧炉技术

王卫东

摘  要：随着我国城镇化的快速发展，垃圾每年以8%～10%的速度增长，“垃圾围城”现象日益严重。预计到2030年全国生活垃圾将会达到4.09亿t，到2050年将达到5.28亿t。生活垃圾对土壤、大气和水系造成严重污染，而垃圾焚烧具有“减量化、无害化、资源化”的特点，是目前垃圾处理的主流方式。城市生活垃圾焚烧炉主要采用炉排炉和流化床焚烧炉。炉排炉运行稳定，在我国垃圾焚烧厂中占据大部分份额;流化床初期造价低，属于自主研发技术。目前新建的垃圾焚烧项目绝大部分采用炉排炉，循环流化床焚烧炉已基本退出市场。

关键词：循环流化床垃圾焚烧炉;拆改;炉排型焚烧炉技术

引言

目前，机械炉排型垃圾焚烧炉对垃圾成分变化的特性适应性强;焚烧炉内垃圾焚烧产热，对新进入的垃圾进行预热干燥，特别适用于我国城镇低热值、高水分的垃圾焚烧处理;对垃圾的适应性强，不需要前端预处理，设备故障少，运行可靠;CO2减排效果优于其他生活垃圾处理设施。焚烧炉稳定可靠，设备寿命长，满足年运行时间大于8000h的要求。国家建设部、国家环保总局、科技部发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》中指出：“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其他炉型的焚烧炉。”综上所述，对比炉排型焚烧炉和循环流化床焚烧炉的优缺点，目前国内部分采用循环流化床焚烧炉焚烧的电站已逐步进行焚烧炉型式改造，可以说，国内将循环流化床焚烧炉改造成炉排型焚烧炉是大势所趋。

1项目背景及改造原因

以位于东部某发达城市某项目为例，厂内安装有3台500t/d流化床垃圾焚烧炉，焚烧炉配有10%燃煤掺烧，额定主蒸汽压力为3.82MPa（g），温度为450℃，额定蒸发量为75t/h。生活垃圾坑储存时间为5d，垃圾坑内设有垃圾破碎系统。由于此项目垃圾焚烧厂于21世纪初投运，距今已有近20年的运营历史。期间进行过1次大修，并对烟气处理系统进行了升级改造。由于项目建设年代早，厂址所在地城市扩张，周边已有居民居住。考虑到流化床焚烧炉本身的技术特点，即使经过大修后，运行仍然不稳定、连续运行时间短，污染物排放时有超标、飞灰排放量大，厂内已无堆积空间，经常被居民投诉，成为环保重点监管单位，存在技术改造需求。经过考察，业主考虑采用炉排炉技术进行改造升级，结合业主需求，拟改造1台流化床焚烧炉做为示范。本改造方案采用的是自主知识产权的垃圾炉排型焚烧炉，单炉容量是450t/d，运行过程中不需要掺烧辅助燃料。

2汽轮发电机组

根据研究，对于同等垃圾焚烧量，在过热器集箱出口蒸汽参数相同的前提下，循环流化床锅炉过热器集箱出口蒸汽量比炉排型焚烧炉大，因此将焚烧厂改造成同等垃圾处理量和过热器集箱出口同等蒸汽参数的炉排型焚烧炉，焚烧厂现有汽轮发电机组仍能满足使用容量，故保留焚烧厂现有汽轮发电机组，汽机房内汽轮机主辅机、给水泵、凝结水泵、疏水泵、压力容器以及汽水管道无须进行改造，现有汽机房设备及管道即可满足改成炉排型焚烧炉后的使用要求。目前，循环流化床垃圾焚烧锅炉常采用中温中压蒸汽锅炉和次高温次高压蒸汽锅炉，炉排型垃圾焚烧锅炉常采用中温中压蒸汽锅炉和中温次高压蒸汽锅炉。若前端焚烧炉主蒸汽参数更改，与焚烧厂现有汽轮机进汽参数不匹配，则现有汽轮机主辅机、给水泵等同时需要拆除改造，拆除和新增设备费用较高;且拆除原有汽轮发电机组势必会影响现有垃圾焚烧厂垃圾处理量，导致城市生活垃圾无处存放，加重城市垃圾消纳处置的负担。建议前端垃圾焚烧炉主蒸汽参数与原先保持一致，减少汽机除氧间设备、管道拆除及改造费用，同时焚烧炉进行分期改造，不影响其他垃圾焚烧炉处理，有助于城市生活垃圾的消纳。

3锅炉结构简述

二段往复式垃圾焚烧炉排针对中国城市生活垃圾低热值、高水分和高灰份的特点而设计，采用一段倾斜布置的逆推段炉排和一段水平布置的顺推段炉排组合式结构，分为逆推段炉排和顺推段炉排两个燃烧区域，该炉排结合了单纯的逆推或顺推炉排两种形式的炉排优点，既能使垃圾在逆推炉排上充分搅拌、燃烧，又可利用逆推炉排和顺推炉排间的落差打散团块，使垃圾在顺推炉排上充分燃烧，其灰渣的热灼减率优于单纯的逆推或顺推炉排，结构设计合理，布置紧凑，炉排采用液压驱动，所有炉排部件的动作由一套液压系统的各执行元件完成，炉排运动平稳;自动燃烧控制系统是以 PLC 为核心部件。液压系统和自动燃烧控制系统主要元器件选用国际知名品牌产品。采用锅炉蒸发量或（和）炉温稳定控制原理，以保证炉排根据设定的数值实现稳定、可靠的运行;垃圾可以得到更充分的燃烧，降低灰渣的热灼减率。 在进炉垃圾热值不低于4186kJ/kg，含水率不超过 40%的情况下，可不借助辅助燃料实现稳定的燃烧，设备年运行时间≥8000 小时，灰渣的热灼减率可控制在3%以内。具有适应热值范围广（4186- 9000kJ/kg）、负荷调节能力大（70～110%）、运行稳定可靠、燃烧充分、自动化程度高和可操作性强等特点。

锅炉为单锅筒，自然循环中压锅炉，前吊后支，构架采用钢结构，按 7 度地震设防，炉室 I、Ⅱ、Ⅲ均为膜式水冷壁结构。在炉室Ⅱ下部设置有蒸发受热面;在炉室Ⅲ布置有烟气空气预热器及高温、中温、低温过热器，并在高温、中温、低温过热器之间布置了喷水减温器，用来调节过热器出口汽温。尾部烟道内布置了四组省煤器。锅筒内部采用旋风分离器，集中下降管，平台为镀锌栅格平台。

4垃圾焚烧发电项目设备拆改方案

循环流化床焚烧炉需对垃圾进行破碎处理，设置有原生垃圾仓、预处理车间、成品垃圾库;炉排型垃圾焚烧炉不需要对垃圾进行破碎处理，可以直接进炉焚烧。改造为炉排型焚烧炉后，若不考虑改造垃圾坡道和垃圾仓，则原生垃圾仓垃圾需要经皮带输送至成品垃圾库。改造方案：增加原生垃圾仓至成品库的垃圾输送系统。新建设1×450t/d机械炉排垃圾焚烧炉，尽量缩小新建垃圾焚烧炉与现有厂房距离，从而缩短垃圾输送长度，焚烧炉炉前料斗贴近现有输煤给料间，采用闭式垃圾输送系统。需要改造垃圾料斗，料斗底部设置输送设备，将垃圾输送至炉前给料料斗。现有烟气净化系统为“SNCR脱硝工艺+静电除尘+半干法脱硫反应塔+活性炭吸附+布袋除尘器”，可以利用原有SNCR系統、活性炭储存及输送系统、干法储存和输送系统、飞灰储存及稳定化系统。改造方案：拆除静电除尘器，根据锅炉参数对干法塔和布袋除尘器进行改造，以满足现有工艺要求。拆除原有汽轮机设备，利用原有汽轮机基础重新安装两台汽轮机，保留原有发电机和空冷岛系统，其他辅机设备需按常规配置。

结束语

循环流化床垃圾焚烧炉拆改成炉排型焚烧炉技术要求高，需综合分析原有建筑物主要受力构件能否满足改造后的工艺使用要求，结构专业需对原有房屋进行可靠度评估;需工程进度等因素后进行决策。

参考文献

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