垃圾焚烧发电厂循环流化床焚烧炉优化改造

摘要：针对垃圾焚烧发电厂循环流化床焚烧炉存在的炉膛内部受热面吸热份额较大和受返料器影响的问题，重点进行减少掺煤量的焚烧炉燃烧室优化改造，进一步控制污染排放，达到节能降耗，取得了较好的经济效益。
关键词：垃圾发电；焚烧炉；循环流化床
0引言
　　来宾市垃圾焚烧发电厂总投资为2.25亿元人民币，建设规模为日处理生活垃圾500t，配备2台35t循环流化床焚烧炉、2台7.5MW凝汽式汽轮发电机组，于2008年9月投产。投产后实现了来宾市及周边乡镇生活垃圾处理的“减量化、资源化和无害化”。循环流化床垃圾焚烧技术具有适应焚烧低热值、高水分、组分复杂的垃圾，烟气中的污染物较少等优势。为进一步降低企业成本，满足低消耗、低排放、高效率的要求，优化循环流化床垃圾焚烧发电技术已经成为近几年垃圾焚烧发电企业的发展重点。
　　在煤炭价格不断上涨且供应紧张的情况下，为了节约燃料成本，挖掘设备潜力，在提高运行经济性的同时，强化了技术节能改造工作。利用循环流化床焚烧炉的优势，重点开展了增加垃圾焚烧量、减少煤炭掺配比的焚烧炉本体燃烧室改造工作，以提高设备效率和能源利用率，进一步控制污染排放，达到节能降耗减排的目的。
1燃烧系统描述
　　垃圾由垃圾贮坑经给料机送入焚烧炉炉膛下部，采用几十倍于垃圾量的炉渣作为床料（热载体）加热垃圾燃料，垃圾和床料都处于流化状态，它们之间的接触、掺混和热交换十分强烈，瞬时即可干燥高水分的垃圾，并在几秒之内把它引燃，使其稳定燃烧，细颗粒吹离炉膛后被高温旋风分离器分离下来，由靠近炉膛底部处返料器送回炉内形成物料循环，粗颗粒充分燃烧后的残余物从炉膛下部的出渣口排出[1]。直到完全燃烬，其残渣中的未燃分（即炉渣热灼减率）<2%。
　　煤由煤棚起重机或装载车送到受煤斗，由输煤皮带经破碎机送至炉前煤斗，再经称重式皮带给煤机计量后，送入炉膛，与炉膛内的高温床料混合，循环燃烧。
　　垃圾和煤燃烧所产生的高温烟气经炉膛（四周布置有膜式水冷壁）、过热器、分离器分离后流至省煤器、空气预热器进行热交换，经脱酸塔和布袋除尘器、引风机，最后经高80m、上口直径3m的烟囱排入大气。
1.1外置过热器技术
　　垃圾焚烧的高温烟气通过余热锅炉产生蒸汽，是利用垃圾热能发电最常用的途径。对6～25MW等级的汽轮发电机组而言，最佳的过热蒸汽参数是在温度450～480℃和压力3.8～5.3MPa的范围内。
焚烧垃圾时，由于垃圾组成中含氯量一般较高，使烟气中的HCl浓度很高，如果生产过热蒸汽的过热器像普通锅炉那样设置在炉膛内或对流烟道中，HCl在烟气趋向结露的低温区和高于400℃的高温区对过热器金属管材的腐蚀十分严重。解决的办法一般是将过热蒸汽温度降低至300～350℃，或采用高能合金材料制造过热器。前一种方法降低了发电效率，后一种方法增大了设备投资，都不可取。本项目采用外置换热器技术进行炉温的调控，开发了“带外置过热器的循环流化床垃圾焚烧炉炉型”。由于过热器设置在循环流化床独有灰循环通道中，隔绝了烟气中HCl与过热器管材接触的机会，避免了HCl对过热器的高温腐蚀问题，过热蒸汽温度可高达450℃，降低了设备投资并保证了安全运行。
1.2掺混辅助燃料煤
　　焚烧低热值、高水分的垃圾，为达到稳定燃烧和保证灰渣的热灼减率<5%，往往要添加辅助燃料（喷油），国内一些垃圾焚烧发电厂有此先例。本项目在焚烧垃圾时，掺混一定比例的煤作为辅助燃料。掺混辅助燃料对全量焚烧低热值、高水分的垃圾有2个优点：①有较大的灵活性，掺混量可随着进炉垃圾热值的变化进行调节，以达到稳定的燃烧。热值高、水分低时少加，热值低、水分低时（尤其是雨季）多加（但是不超过16.6%）。而当整个城市的垃圾热值提高超过设计热值时，仍可保证焚烧量，这对于热值处于上升期的城市来说是合适的。②可以解决垃圾渗沥水处理的问题，由于掺混了固体燃料，渗沥水可以重新进炉焚烧处理。
2焚烧炉主要特性参数
2.1焚烧炉基本特性
　　设计燃料：城市生活垃圾+烟煤；燃料配比（质量分数）：81.2%+18.8%；设计燃料热值：8481kJ/kg；额定垃圾处理量：273t/d（11375kg/h）；燃烧温度：850～950℃；起动用燃料：柴油；助燃用燃料：煤；烟气净化：半干法脱酸塔，布袋除尘器除尘。
2.2焚烧炉参数
　　额定蒸发量：36.4t/h；额定蒸汽压力：3.82MPa；额定蒸汽温度：450℃；给水温度：150℃；连续排污率：2%；冷风温度：20℃；一次风热风温度：204℃；二次风热风温度：178℃；一、二次风比例：2:1；排烟温度：160℃；设计热效率：83%。
3焚烧炉本体改造的必要性