150t/D城市生活垃圾流化床焚烧炉的设计及其运行

摘要：中国城市生活垃圾的主要特点是垃圾混合收集、垃圾组成复杂，水分高、热值低。针对上述特点，浙江大学开发了异重流化床垃圾焚烧技术，并成功将杭州余杭锦江热电厂原燃煤锅炉改造成为垃圾焚烧流化床锅炉。该文结合垃圾焚烧流化床技术特点，依据150t/D城市生活垃圾流化床焚烧炉的实际运行结果，对于不同垃圾处理量对焚烧炉燃烧效率的影响、流化床床层温度的稳定性、焚烧炉的负荷变化率、烟气中污染物排放结果及焚烧炉的初步经济性等方面进行了分析讨论，所得结果有助于进一步提高我国废弃物焚烧处理技术的水平。图5表4参6
关键词：城市生活垃圾；流化床；焚烧；运行
0引言
城市生活垃圾排放所产生的环境污染及其妥善治理是我国急待解决的问题之一。随着社会和生产的发展，所产生的垃圾也会越来越多，同时环境保护意识的不断加强，要求人们能更加科学地处理和处置垃圾，其中焚烧法处理垃圾将起越来越重要的作用[1]。
浙江大学自80年代以来致力于开发适合国情的城市生活垃圾焚烧技术，针对我国目前城市生活垃圾组成复杂、高水份、低热值(国内原生城市生活垃圾热值目前一般在4181kJ/kg左右)的特点，对垃圾的焚烧特性和二次污染特性开展了系统深入研究，并通过相关技术如垃圾预处理、烟气处理、渣分选回收、床下点火启动、焚烧炉热工自动控制等的综合集成，形成了系统化的城市生活垃圾流化床焚烧新技术。关于这一异重内循环流化床垃圾焚烧技术的主要特点可参见参考文献[2]。
浙江大学于1998年1月着手将先进的流化床焚烧技术应用于杭州余杭锦江热电厂，将该厂原1号燃煤链条炉改造成每天焚烧处理150t/D城市生活垃圾的流化床焚烧锅炉，处理杭州城市生活垃圾。
本文将结合垃圾焚烧流化床技术特点对150t/D城市生活垃圾流化床焚烧炉的设计及其运行结果进行分析介绍。
1杭州余杭热电厂原有1号燃煤链条炉的基本情况
余杭热电厂1号炉是由杭州锅炉厂生产的链条炉，其型号为NG-35/3.82-M锅炉为单锅筒自然循环的中压电站锅炉，呈“┌┐”型布置，原有锅炉配置正行程鳞片式不漏煤链条炉排，设计燃料为Ⅱ类烟煤，锅炉为二层室内布置。1号炉于1993年10月正式投入运行，锅炉基本运行情况良好。改炉前的热力参数示于表1。
锅炉采用轻、重型炉墙相结合的炉墙结构。侧墙为重型炉墙，墙厚为600mm。炉膛和烟井的前后墙为带护板的轻型炉墙，炉膛部分墙厚为410mm，烟井部分上部厚385mm，下部厚310mm。炉拱与炉顶为耐火混凝土浇注结构。
2燃煤链条锅炉改造为垃圾焚烧流化床锅炉的主要内容
根据改炉的基本原则，将原35t/h链条炉改造成流化床炉后保持负荷不变，蒸汽参数不变，即改炉后，锅炉仍运行在35t/h产汽量，蒸汽压力为3.82MPa，设计城市生活垃圾处理量为150t/D，在热量不足以维持锅炉参数时加入辅助燃料(烟煤)，改造后焚烧炉的基本参数示于表1。
垃圾焚烧处理量为每天150t，元素分析与热值均按质量份额加权平均后得到。改炉后混合燃料的元素分析与发热值(表2)，此时每天烧150t垃圾占总燃料量的54%，垃圾热值量约为总燃料热值的20%，体积约占总体积的73%。
表1改炉前后锅炉设计参数

表2入炉燃料的元素分析与发热值

改炉采用了定向风帽构成内循环异重流化床系统，同时保持了炉膛上部凝渣管，高低过热器、省煤器及空预器等受热面不变，增加了流化床内埋管受热面，敷设了部分炉膛上部水冷壁受热面。改炉中除下降管及炉下部的水冷管进行改造外，锅炉本体外部的汽水管道系统不变，在改造施工时，有些管道与新增设施相碰，管道局部走向作调整。改造前后的焚烧炉结构示意图见图1，图2。

图1改造前的燃煤锅炉结构示意图

图2改造后的焚烧炉结构示意图
原有炉型为链条炉改造为流化床且焚烧垃圾后，为消除垃圾产生的臭气，将鼓风机进风口布置在垃圾贮藏间和运输通道上。运至炉前料仓的燃料煤分3路进入炉膛，给煤设备用螺旋式给料机。炉前垃圾分两路进入炉膛，垃圾给料采用专用设备。煤和垃圾炉前进料口交叉布置。保留了原两侧墙的重型炉墙，前后墙从起弯处的支撑钢梁以下，全部打掉重新设计，膜式壁部分采用敷管炉墙，炉内采用挂砖结构，以防磨损，并覆盖掉一部分多余受热面。
原链条炉受热面(含过热器、省煤器、空预器)在改炉后将保持不变，但由于其粉尘浓度由原有的8.17g/m3提高到改炉后的18.2g/cm3，加之烟气流速增加了约5%。因而，改炉后受热面磨损速度大大增加，为减轻磨损带来的危害，采用了以下防磨措施，在过热器前二排管加装防磨护板，防磨护板为半圆状，其材料为耐磨不锈钢Cr20Ni14Si2，以耐高温。3段省煤器受热面前一排管均采用半圆状防磨护板，其材料为耐磨不锈钢Cr6SiMo。在空预器上级烟气进口管采用防磨短管装置来减轻磨损，防磨短管磨损后可再更换。上述措施的采用，较好地解决了受热面磨损的问题，实现长期运行的目的。