(1)数据库建设(燃料技术参数的选择与分析):锅炉设计最重要的方面是需要对燃料进行深入分析,因此Foster Wheeler公司对客户所需的锅炉提供的燃料进行综合分析,形成大数据库,当前已经存储有超过8000个样本的数据。
(2)炉型选择与循环倍率:基本上采用中低倍率的焚烧锅炉;根据燃料的特性来决定是否采用循环床或鼓泡床;如燃料的低位发热量较高且有充分的燃料量,则考虑采用大型的循环流化床;如燃料的低位热值较低且各种杂物掺烧(如污泥、泥煤、其他生物质等),则考虑采用中、小型的鼓泡床。鼓泡床有紧凑性好、性价比高等特点。
(3)清灰设计:尾部烟气受热面采用机械冲击振打装置、震动传递梁采用水冷模式、适用于悬吊受热面、机械清灰采用程序控制模式,使整个受热面部件均能够得到良好的过程清洁,保持很好的烟气与管道内介质换热过程。
(4)结构设计:采用独特的布风与排渣、补沙与返料等;最大限度的做到连续给料、排渣顺畅;核心是采用外置式换热器,防止烟气对受热面的氯腐蚀;多个垃圾进料口,做到均匀给料;双烟道设计,降低烟气流速并烟气温度。
炉前给料/布风系统/外置式过热器
(5)材质的最优选择与部件组装的灵活性;制造商根据燃料的特性对使用过程中可能存在的各种问题进行深入研究与分析,并针对不同部位、不同温度环境下的受热面的材质进行最优选择;而在特别容易发生的问题的部位,采用模块化设计,可使部件在最短时间内得到更换;如整组过热器更换只需1天时间,设计使用寿命为6--8年的使用周期,材质采用TB347、TB34102等(日本住友);由如激振清灰35年的应用历史,已经相当的成熟;给料系统设计有计量系统、螺旋输送器、分料阀等,超过10年的工程应用实践。
流化床废弃物焚烧系统示意图
(6)利用流化床处置污泥。其他废弃物掺烧也很容易实现,如污泥与其他燃料掺烧可以任意比例设计;可以将干污泥与湿污泥(H20=60%或以上)利用蒸汽干燥到水分30-40%后进行混合后进炉焚烧;且污泥干化不需要添加任何药剂;小型焚烧一般有导热焦油炉干燥污泥。
小结:不管是与Foster Wheeler公司还是Outotec公司交流,他们都一致提到了根据北欧国家垃圾管理政策法令,所有生活垃圾必须经过预处理才能进入焚烧,形成固体回收燃料,他们认为这样起到了分离金属、减少焚烧系统灰渣、降低积垢、可以使用更高参数而能有效的避免腐蚀问题、做到更低的排放标准以及提高能源转化率。
二、典型工程实践案例
北欧国家的森林覆盖率均很高,尤其是芬兰,覆盖率达到了70%以上,所以大多数焚烧厂并不叫垃圾焚烧厂,而是生物质电厂或能源利用工厂,因为城市生活垃圾在一个焚烧工厂里只是占了所需燃烧一定的比例,还有其他农林或农林的物质进行掺烧;但在距离瑞典首都斯德哥尔摩1.5小时车程的一个叫Vasteras的瑞典东部城市,它是西曼兰省省会,位于滨梅拉伦湖和斯瓦特河口的地方就有一座名副其实的垃圾焚烧电厂。我们就以韦斯特罗斯的麦拉能源工厂为例进行描述,如下:
1、工厂简介
麦拉能源工厂是北欧地区最大的电厂,实行区域性供暖业务,于1954年开始建设,1#--3#锅炉1969年建成投产;4#锅炉1973年投产,5#锅炉2000年投产;6#锅炉是扩建锅炉,2002年投入使用,专门焚烧城市回收燃料的锅炉,就一台独立的锅炉,每年焚烧燃料(SRF)为48万吨(单位时间60吨每小时);由于本地只有11-12万吨每年产生量,因此从欧盟其他国家进口。在欧盟如英国的填埋费用是每吨100欧元,而卖给能源厂是40欧元;工程投资3亿欧元。