城市生活垃圾焚烧锅炉技术升级改造

　　引言

　　无锡市东邻苏州，南濒太湖，西接常州，北临长江。常住人口599.21万，日产生活垃圾3000多吨，分南北建设了两个垃圾处理项目，日处理垃圾都在1000吨左右。其中处在南面的无锡益多环保热电有限公司建有三台无锡华光锅炉股份有限公司生产的型号为UG—500—3.82/450—MT的流化床垃圾焚烧炉。通过三年的运行，2#、3#炉运行工况比1#炉要好很多，1#炉当时表现出的问题主要有如下几个方面：1、低温过热器高温结灰导至运行周期短，2、锅炉负荷达不到设计要求，3、锅炉焚烧垃圾时冒正压严重，4、垃圾处理量不能满足要求。

　　2008年下半年动力煤价格不断上涨，原煤单价一度突破1000元关口，益多环保热电有限公司处在亏损经营状态。2008年8月1日国联环保能源公司在集团会议上决定对益多环保热电有限公司1#炉实施技术升级改造，把垃圾掺烧比提高到90%，以提高垃圾处理量、降低耗煤量。8月上旬成立技术攻关和项目施工小组，在短短半个月内完成了热力计算、投资回报测算，确定了技改方案。

　　改造方案的确定

　　1、为达到节煤的效果，这次改造采取了两个措施：（1）炉膛水冷壁几乎全部用浇注料覆盖；（2）空气预热器受热面增加了1762平方，热风温度大大提高，这对稳定床温、提高流化质量都很有帮助。

　　2、为防止冒正压，垃圾口标高提高了1800mm；二次风口标高也作了相应调整；同时垃圾给料口还增加了一路吹扫风，风源是一次热风，使垃圾在些得到足够动能，接近于气力输送状态，从而达到均匀给料的目的。

　　3、为改变原来低温过热器高温结灰严重的状况，延长锅炉运行周期，低温过热器受热面积减少一半，横向管节距增加一倍。

　　4、受热面布置顺序根据烟气流向依次为：对流受热面（分离器出口水平烟道）、低温过热器（两组）、省煤器、空气预热器（两组）、省煤器、空气预热器（三组）；高温过热器布置在返料器内，是非典型的外置换热器，这样布置主要是为了避免高温过热器被烟气中的氯化氢和氯盐腐蚀。

　　技改进度、费用情况

　　9月6日竖井烟道设备拆除及垃圾入料口拆除完毕；8月20日～9月14日所有设备材料到位；9月7号～9月23日受热面安装完毕；9月24日水压试验一次成功；9月25日～10月5日水冷壁浇注、竖井烟道护板恢复完毕及垃圾给料口施工完毕；10月6日～10日各种标定及冷态试验和冲洗完毕并具备启动条件。本次改造总费用为282万元。

　　第一阶段试运行情况如下

　　第一阶段共试运行四次，平均运行周期只有五天，被集团笑称是星期炉，每次都因尾部高温积灰使局部烟压差达1000Pa以上而被迫停炉。这四次运行的数据如下：平均垃圾掺烧比90.13%，锅炉出力平均为88.49%，锅炉热效率为75.5%，平均日处理垃圾量为547吨。从数据看情况很不理想，技术攻关组开会讨论，本人认为主要原因有以下二个方面：（1）由于一次热风温度达到350℃，风帽小孔风速很高但密相区流化风速不高，造成悬浮段灰浓度过低，达不到结团燃烧的目的。（2）垃圾口及二次风口过高，导致密相区大量的细灰不能携带到悬浮段。（3）垃圾口标高必须下移。（4）运行时燃煤中有必要添细灰，人为增加灰分。攻关组采纳了我的意见。在2008年底实施垃圾口下移1200mm,2009年2月10日结束施工。

　　第二阶段试运行情况

　　这个阶段试运行一次，2月15日～3月5日共运行17天17小时。还是尾部高温结灰导致停运。这次运行数据如下：平均垃圾掺烧比91.6%，锅炉出力平均为39.1t/h，锅炉热效率为77.6%，平均日处理垃圾量为505吨。从这次运行情况看有两个收获：（1）锅炉运行周期延长了。（2）锅炉热效率有所提高。（3）由于垃圾处理量下降，锅炉出力有所下降。

　　攻关组再次开会讨论，通过对结灰部位及结灰特性分析，并通过热力计算复核，作出如下改动方案：（1）高温段两组空气预热器作抽管处理，受热面积减少一半，增加横向管节距，降低此处烟速，防止结灰。（2）尾部受热面加装激波吹灰器。（3）用0～2mm的石灰石粉替代煤灰，煤和石灰石的比例改到1：1.5，调节炉膛悬浮段差压至500Pa～700Pa。

　　这次改造于2009年5月10日结束，5月11日22：00时点火至6月12日计划停运，共运行31天14小时（合计758小时）。这次运行取得巨大成功。运行数据如下：平均垃圾掺烧比94.5%，锅炉出力平均为41.35t/h，锅炉热效率为78.43%，平均日处理垃圾量为664吨。由于开始三天属于调试阶段，数据并不理想；6月2日开始又出现垃圾量供应不上，后十一天平均日烧垃圾只有589.6t,如去掉头三天和后十天，则运行数据如下：平均垃圾掺烧比95.84%，锅炉出力平均为45.95t/h，锅炉热效率为79.14%，平均日处理垃圾量为718.57吨。其中5月28日运行数据如下：垃圾掺烧比96.96%，锅炉出力平均为44.12t/h，日处理垃圾量为790.55吨。

　　这次运行是计划停运，停运前锅炉本体阻力并未增加，这说明原来制约锅炉运行周期的因素己经消除，停运只是为了检查各受热面在这么大的垃圾焚烧量下是否有腐蚀问题。通过停炉后对各受热面的检查确认没有腐蚀，这主要是因为燃煤中掺了大量石灰石粉（2.89t/h）。

　　最终锅炉定型的技术参数如下：

　　结束语

　　这次技术升级改造虽然出现了很多曲折，但最后还是取得了巨大成果，是改造成功的一个非常好的案例，具有普遍借鉴意义。从这次改造设计及后面不断完善的过程中，我们取得了很多经验，现把它总结出来，供大家分亨。

　　1、采用循环流化床锅炉焚烧城市生活垃圾单炉日处理垃圾达到700吨是没问题的，热量比要达到8：2也是很轻松的。

　　2、提高一次热风温度，从而提高风帽小孔风速对流化质量是有好处的，运行一个多月几乎没堵过渣。

　　3、这种炉型的空气预热器最好采用搪瓷管空气预热器，既防腐、防磨，还能防结灰。

　　4、烟温在450℃～700℃区间的受热面管子应适当增加管子横向节距，最好在150mm以上。根据这次改造经验，烟温在450℃～700℃区间的烟气速度控制在较低范围内对防止高温结灰是有很大帮助的。

　　5、根据这次改造经验，还验证了管壁温度在420℃～500℃的受热面特别容易产生这种高温粘结灰，在这种受热面区间必需加激波吹灰，而且吹灰半径不能设的太大。

　　6、由于垃圾焚烧后成灰特性差，掺烧比提高后煤又用的少，所以必需人为调节入炉灰量，使悬浮段差压达到500Pa～700Pa是很有意义的，这不仅是为提高传热系数考滤，也是为避免尾部产生高温粘结灰，如果配合脱硫加入石灰石粉则一举多得：(1)循环流化床采用炉内加碳酸钙对垃圾焚烧过程中产生的氯化氢、二氧化硫等酸性气体进行脱除，有研究表明氧化钙、氢氧化钙对前躯物氯酚及氯苯生成二噁英类物质具有显著地阻滞效果，可以遏制垃圾焚烧过程中二噁英类物质的生成。（2）炉内有过量的石灰石粉还能改变烟气中酸碱成份的比例，达到降低尾部结灰指数的效果。（3）烟气中有大量的氧化钙存在就能有效防止尾部受热面及烟气净化设备、烟道等腐蚀。

　　7、铜等元素的催化作用也会对二噁英类物质的形成产生一定的影响。如果在垃圾焚烧过程中产生过多的未燃烧物质，并存在适量的触媒物质如氯化铜、氯化铁时，在300～500℃的温度下会产生二噁英类物质。如果炉膛内存在二氧化硫，铜元素将首先与氧、二氧化硫结合生成硫酸铜，从而阻断铜元素对二噁英类物质的触媒作用。所以添加一定比例的辅助燃煤，燃煤中的硫元素燃烧生成二氧化硫，根据以上作用原理，对二噁英类物质的生成会产生遏制作用。

　　8、由于单炉垃圾处理量的大幅提高，垃圾焚烧项目的单位投资可以大幅下降。