炉排垃圾焚烧炉受热面结焦分析及控制措施

2022-07-14宋剑华郑小腾虞惠丰

设备管理与维修 2022年9期

宋剑华，郑小腾，虞惠丰

（绍兴市特种设备检测院，浙江绍兴 312071）

0 引言

随着国内经济的高速发展，生活垃圾产生量不断增加，侵占了大量的土地资源，很多大中型城市面临着“垃圾围城”的困扰。垃圾焚烧处理是目前国内外应用最普遍的垃圾处理方法，此方法的最大优点是垃圾无害化、减容化、资源化处理。目前，垃圾焚烧处理使用较多且运行较为稳定的是机械式炉排垃圾焚烧锅炉，该炉最大特点是单炉日处理垃圾容量大，入炉垃圾不需分拣，适应中国目前高水分、低热值城市生活垃圾的焚烧[1]。然而由于国内垃圾分类推广仍然处于初级阶段，垃圾混合收集模式使得入炉的垃圾成分复杂、水分高、热值波动大，对锅炉连续稳定运行提出了很大的挑战，垃圾焚烧锅炉实际运行过程中经常出现结焦问题。

1 结焦对锅炉运行的影响

结焦对锅炉运行造成以下3个方面的影响：①经济性方面：锅炉运行中出现结焦情况，会造成锅炉蒸发量降低，从而影响锅炉的出力[2]。同时，结焦还会降低锅炉效率，尾部烟道受热面积灰会导致热阻上升，降低锅炉出力，同时会增加烟气流动阻力，导致锅炉用电率上升；②安全性方面：锅炉清焦多为有限空间作业，有时为了抢时间而伴随着高温、高空作业，对作业人员的生命安全及身体健康都有潜在的风险；③环保性方面：由于结焦导致锅炉运行周期缩短，间接增加了锅炉压火及启停炉次数，在这些工况下，由于炉膛内温度偏低，垃圾未完全燃烧的概率大大增加，使得CO、二噁英等污染物生成量显著提高[3]。

2 受热面焦块特性分析

以某热电厂一台垃圾焚烧锅炉（型号SLC400-5.3/450）为研究对象，采集该锅炉受热面结焦最严重的蒸发器灰斗处焦块作为样品，采用X射线衍射仪对样品进行物相测试，并通过软件对物相进行定性及定量分析。

（1）对样品进行处理，用研钵研磨后采用D8 Advance X射线衍射仪对样品进行物相测试，测试参数：扫描角度范围20°～100°，步长0.02°，每步时间0.3 s，测试结果见图1。

图1 XRD原始测试图谱

（2）采用Bruker Diffrac EVA软件进行物相定性分析，定性分析结果见图2。

图2 物相定性分析结果

（3）采用Bruker Diffrac Topas软件进行Rietveld全谱拟合精修处理，由于衍射峰严重重叠，利用单峰定量困难，经过全谱拟合精修处理，得到各矿物量的含量：该样品主要由石英、硅灰石、辉石、歪长石和镁黄长石组成（含量超过80%），其余矿相含量不超过10%（图3）。

图3 物相定量分析结果

虽然煤和生活垃圾差异很大，但生活垃圾与煤结焦的成分相似，用煤结焦判别指数判别生活垃圾的结焦程度具有很高的参考价值。

结合表1，根据焦块样本测试数据计算判别指数，得出硅铝比SiO2/Al2O3为2.57，可以得出该锅炉垃圾焚烧有较重的积焦倾向。而实际运行中的垃圾焚烧炉由于运行工况、垃圾成分变化较大，产生的粘结性积灰对受热面的影响较大，生长快且难以清除，这将增加锅炉结焦的程度[4]。

表1 煤结焦判别指数

3 延缓锅炉结焦的措施

在日常运行过程中，通过采取以下积极措施，可以有效降低锅炉结焦的速度，提高锅炉的运行周期。

3.1 控制炉膛温度

有时为了追求负荷、垃圾焚烧量等经济指标，可能会投烧超过锅炉设计焚烧量的垃圾，导致炉排炉的炉膛温度超过1100℃甚至到1200℃，因此控制炉膛温度能大大降低炉膛结焦的可能性。

3.2 合理配风

风量过大，会造成排烟热损失增加，同时将更多的飞灰从炉排带到上部炉膛，甚至尾部烟道，提高结焦的可能性；风量过小，一方面垃圾燃烧不完全，造成燃料热值的损失，另一方面炉膛中形成还原性气氛，降低灰渣的软化熔融温度，使结焦过程更容易发生。因此，锅炉运行中应时刻关注炉膛出口烟气含氧量的变化，将其控制在5%～8%。