中温分离循环流化床垃圾焚烧锅炉的升级改造

工业锅炉 2 0 1 1 年第 4期 ( 总第 1 2 8期 ) 文章编号 ： 1 0 0 4 8 7 7 4 ( 2 0 1 1 ) 0 4 2 2 - 0 3 中温分离循环流化床垃圾焚烧锅炉 的升级改造 方朝 军 ，方旭 东，宋灿辉 ，姜志红 ，王武 忠 ( 杭州锦江集团， 杭州 3 1 0 0 0 5 ) Upg r a d i ng a nd Re bui l d i n g o f Ci r c ul a t i n g Fl u i d i z e d Be d M SW I n c i ne r a t i 0 n Bo i l e r F AN G C h a o - j u n ， F AN G X u d o n g ，S O N G C a n h u i ， J I ANG Z h i h o n g ，W ANG Wu z h o n g ( H a n g Z h o u J i n J i a n g G r o u p ， H a n g z h o u 3 1 0 0 0 5 ， C h i n a ) 摘要 ： 介绍了对某生活垃圾焚烧发电厂一台中温分离循环流化床垃圾焚烧炉的升级改 造过程， 将原处理垃圾能力为 3 5 0 t d的中温分离型循环流化床垃圾焚烧炉经过一系列的技术 改造 ， 升级为垃圾处理量 7 0 0 t d的高温分离 型锅炉 ， 经 过调试 和试运 行 ， 投 产后 处理效 率和运 行经济性均有较 大幅度提高 。 关键 词 ： 循环流化床 ；垃圾焚烧 ；改造 中图分类号 ： T K 2 2 9 6 6 文献标识码 ： B 0概述 循环流化床燃烧技术用于处理城市生活垃圾是 一 项很有发展前景的技术 ， 它不仅实现了垃圾 的大 幅度减容 ， 而且实现了焚烧污染物排放达标 ， 特别是 某些特殊污染物如二恶英的排放 ， 可达到甚至超 过 目前世界上最为严格 的欧盟标准 。除此之外循环流 化床炉具有垃圾燃尽率高、 灰渣含碳量低 、 负荷调节 范 围大 、 设备 成本低 ( 初 始投 资仅为炉 排炉 的 1 3 左右) 、 适合 中国垃圾低位热值低 的国情等优点。 在我国虽然流化床燃烧技术 的开发应用早在上 世纪 6 0年代即开始 ， 但主要集中在燃煤领域。正式 开始进行垃圾流化床 焚烧处理方面的研究始于上世 纪 8 0年代。真正投入工业化应用始于 1 9 9 8年浙江 大学与杭州锦江集团合作将余杭锦江环保能源有限 公 司 l台 3 5 t h的链条炉排锅炉成功的改造成流化 床垃圾焚烧炉 ， 通过不断地积累经验 ， 结合在余热发 电系统、 尾气净化系统 、 D C S集 中控制系统、 垃圾预 处理系统 、 给料系统及冷渣系统等各类配套设备方 面的不断创新 ， 使得循环流化床垃圾 焚烧发 电技术 订趋成熟。 比如 单 台炉垃圾 处 理量从 1 5 0 t d到 7 0 0 t d ， 锅炉分离器型式从下排气 中温分离调整为 收稿 日期 ： 2 0 1 1 04 1 4 第 一作 者 ： 方 朝 军 ， 杭 州锦 江集 刚 循 环 流化 床 锅 炉 首席 专 家 ， 在循 环 流化床 锅 炉设 计 、 安 装 、 调 式 和运 行 维 护 方 面 拥 有近二十年经验 。 上排气高温分离 ； 过热器布置从 常规 布置调整为包 覆墙结构布置等一系列改变都标志着循环流化床技 术在垃圾焚烧领域的成熟。本文以某垃圾焚烧电厂 1台中温分离型循环流化床垃圾焚烧炉的升级改造 为例 ， 从改造方案到调试运行和运行效益等方面进 行详细介绍。 1 原设 备总体 状况与改造措施 1 1 原设备总体状况 原锅炉 由杭州某锅炉厂于 2 0 0 1年生产 ， 锅炉额 定蒸发量为 5 0 t h ， 单 台炉处 理垃圾量为 3 5 0 t d ， 分离器型式为中温下排气旋风分离器 ， 炉内密相 区 横埋管为前低后高均列布置， 燃烧 室炉墙 为下 支上 吊的方式 ， 尾部受热面布置依次是低温过热器 、 高温 过热器 、 省煤器 、 空气预热器。 由于 中温分离器对物料分离效率低下 ， 炯气含 物料量较大， 固体颗粒较粗 ， 增加过热器磨损 ， 物料 损失较多 ， 严重影响锅炉的安全运行和经济效益 1 2改造 目的与措施 该中温分离型循环流化床垃圾焚烧锅炉经过近 十年 的运行 ， 锅炉的故障率较高 ， 运行经济性不断 下 降 ， 为提高锅炉的运行经济性和连续性 ， 改变 中温分 离锅炉检修周期短 ， 尤其是炉墙检修费， j 高的现状 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 节能与改造 中温分离循环流化床垃圾焚烧锅炉的升级改造 同时为了更加适应 国家相关产业政策 的需要 ， 如环 境保护部 、 国家发改 委和 国家 能源局 联合 发布 的 关于进一步加强生物质发电项 目环境影 响评价管 理工作的通知( 环发 2 0 0 8 8 2号 ) 中要求采用 流 化床焚烧炉处理生活垃圾作为生物质发电项 目申报 的， 其掺烧常规燃料质量应 控制在入炉燃料总质量 的 2 0 以下。为此 ， 采用以下措施进行改造。 ( 1 ) 在充分利用原钢架 与汽包 的基础上 ， 将原 有锅炉部分拆除 ， 并对结构重新进行调整 。保留给 水、 锅水和蒸汽品质监测等装置 ， 取样管路系统根据 取样位置不同作相应调整。 ( 2 ) 炉膛及水 冷风室采用全膜式壁结 构， 以提 高炉膛的密封性 ， 炉膛稀相 区保 留一定 的蒸发受热 面以确保锅炉有合理 的蒸发量 ， 布风板标 高提高至 5 m， 以确保冷渣设备的安装。 ( 3 ) 将原有 的下 排气 中温旋风分离器拆 除， 采 用绝热式高温旋 风筒分离器 ( 上排气形式 ) 对飞灰 进行分离 ， 并通过回送 阀回送至炉膛 ， 分离器 中心筒 为分体挂件结 构。返 料装置 为“ L ” 形 高温返 料装 置 。 ( 4 ) 过热器布置调整 为包 覆墙结构布置 ， 竖进 烟道内的受热面布置依 次为低温过热器、 高温过热 器和对流管束， 全部布置在包覆墙 内， 进、 出口集箱 均在包覆管后墙布置 ， 减温器采用喷水减温。 ( 5 ) 省煤器管束采用直鳍片管式结构， 顺列布 置， 便于运行中清理积灰。省煤器管由管夹焊接固 定 ， 吊挂布置在通风梁侧面， 可以保证该部件 自由热 膨胀 。 ( 6 ) 空气预热器采用管径为 + 5 11 5 mm的螺 旋管顺列布置 ， 下级为搪瓷管 ， 上级为 Q 2 3 5钢管 ， 空气预热器管横向节距与纵 向节距增 大， 以利于清 灰。 ( 7 ) 锅炉的受热面根据 电厂提出的燃料特性数 据( 如表 1 ) 、 设计蒸发量进行设计 ， 结果较原锅炉增 加三分之一左右 ， 但受热面布置仍在原锅炉柱界 内。 改造后锅炉技术参数如表 2 ， 结构如图 1 。 ( 8 ) 炉前垃圾给料机改为双层无轴螺旋给料 机， 呈一字形布置 ， 使垃圾给料均匀和通畅 。给煤机 由于原先的刮板式给煤机磨损严重 ， 且密封性较差 ， 更换为无轴螺旋给煤机 ， 以彻底解决磨损严重和密 封性较差的问题 。 ( 9 ) 改建后锅炉的控制系统 由原来的 D A S系统 更改为 D C S系统， 运行操作界面更加直观 ， 运行操 作的灵敏度得到了较大提高。 表 1燃料特性参数 额定蒸发量 饱和蒸汽温度 过热蒸汽温度 过热器 出 口蒸汽压力 给水温度 排烟温度 锅炉设计效率 日处理垃圾量 最高处理量 冷风温度 锅炉排污率 锅炉运转层标高 垃圾低位发热量 煤炭热值 45 2 54 8 4 505 3 8 2 1 05 1 5 0 75 7 00 8 o0 20 7 4 9 4 1 7 8 2 1 一水冷风室2 一落煤管3 一垃圾落料 口 4 一燃烧室 5 一分离器6 一汽包7 一过热器8 一对流管束 9 一省煤器1 O 一空气预热器 图 1 改造后锅炉总图 胁 m 叭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 1 年第 4期 ( 总第 1 2 8期) 2 调试 试验与试运行 该锅炉于 2 0 0 9年 1 1月 9日水压试验 ， 1 2月 1 7 日9 ： O 0时开始进行烘炉 ， 烘炉分两个 阶段进行 ， 第 一 阶段是用烘炉机低温烘炉 ； 第二 阶段是利用锅炉 正常运行温度提高耐火浇注料的强度。整个烘炉共 进行了 7天。烘炉温度最高值分别为 ： 炉膛密相 区 4 5 0 o C、 炉膛出 口 3 0 0、 分离器 4 5 0 o C， 整个烘炉 过程中基本符合烘炉 曲线 。2 0 1 0年 1月 6日开始 8 0 7 0 6 0 5 0 杂 4 0 3 0 2 0 10 0 m 0 5 l l 5 2 2 5 3 3 j 4 4 5 5 5 j 风 量 历ii i3 h 1 ( 标 态) 图 2 布 风板 阻力特性 曲线 进入整体试验调试 。经过 4天的试验调试 ， 在掌握 布风板阻力特性 ( 如 图2 ) 和料层阻力特性( 如图 3 ) 的基础上 ， 系统开始投烧垃圾 ， 成功后进人 7 2小 时 试运行 。 经过 7 2小时试运行 ， 改造后的整个锅炉系统运 行正常， 达到了预期 的改造效果。具体试运 行主要 参数和经济指标如表 3和表 4 。 行 I t 0 40 llm ll 风 量 万 一h 4 ( 标 态) 表 3 试运行锅炉主 要技 术参数 图 3 料层阻力特性 曲线 3 改造情况简要评述 ( 1 ) 改造后的锅炉经过一年 多的运行 ， 总体运 行情况良好 ， 负荷基本达到设计值 ， 锅炉运行床温基 本保持在 8 5 0左右 ， 日平均处理垃圾量可达 7 0 0 t 以 。 ( 2 ) 改造后锅炉布风板 空板阻力 比较大 ， 比同 类型的锅炉高 ， 在运行风量 4万 4 5万 IT I h( 标 态) 的时候 阻力增加 1 k P a左右。由于原来配置 的 一 次风机为 2台离心风机 ， 风机压头、 风量均有一定 的余量 ， 故能够满足锅炉运行需要 。 ( 3 ) 炉前垃圾给料 系统改为两级给料无轴 绞龙 后 ， 根据使用情况来看 ， 进料 比较 连续 和均匀 ， 对维 持炉膛负压的稳定起到 了一定作用 。 ( 4 ) 采用水冷滚筒式冷渣器排渣 ， 排渣 比较通 畅 ， 热渣可被冷却至 1 2 0 o C以下。 ( 5 ) 锅炉整体提高后， 炉前给料的布置相对紧 凑 ， 底部出渣空间相对宽敞 ， 炉膛人孔 门位置在 7 I l l 运转层 ， 对锅炉运行 、 停炉检查等T作非常有利。 ( 下转第 2 9贞) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 运行与管理 瞬间负荷波动对 D型锅炉水冷壁顶棚段的影响及对策 2 9 按照传统设 计要求 ，对于双锅 筒燃煤 锅 炉而 言 ， 不同压力下推荐水循环倍率及饱 和水含汽率如 表 1 。 表 1 不同工作压力下锅炉水循环倍率和含汽率 例子 中两种压力下 的饱和水焓值及汽化潜热值 见表 2 。 表 2 两种压力下的饱和水焓值及汽化潜热值 工作压力 MP a对应焓值 ( k J k g )汽化潜热 ( k J k g ) 该锅炉正常工作压力为 0 6 MP a ， 因生产工艺 原 因， 每天会有两个时段出现车间突然用汽的情况 ， 其蒸汽压力瞬间由 0 6 MP a降至 0 4 MP a ， 然后再 逐步升压回到 0 6 MP a 。 由 0 6 MP a到 0 4 MP a ， 由于瞬间压降造成饱 和水汽化 ， 理论上增加的含汽率为 ： ( 6 7 0 4 2 3 6 0 4 6 7 0 ) 2 1 3 3 0= 3 1 如表 1所示 ， 当 P1 5 MP a时 ， 推荐含汽率为 2 ， 若压力由 0 6 MP a瞬间降至 0 4 M P a ， 水管 内 的理论含汽率则突然增加 3 1 个百分点左右。 这样用汽量突增 ， 造成锅炉本体瞬间压降， 一方 面使水冷壁管内含 汽率短时大幅上升 ， 水管内壁的 正常运行状态下的水膜被破坏 ； 另一方面突增的蒸 汽使循环阻力增大， 再加上此时下降管也会出现沸 ( 上接第 2 4页) 4 结束语 该垃圾焚烧发电厂中温分离型循环流化床垃圾 焚烧炉的技术改造和成 功运行表 明， 改造 的思路和 采取的技术措施是合理可行 的， 取得 的经验为 日后 新建垃圾焚烧发电厂或对旧厂设备进行改造提供借 鉴。盟 腾现象 ， 产生蒸汽， 导致水循环不 良。以上两种 因素 共 同作用 ， 造成水管在短时间内传热恶化 ， 而顶棚段 的情况会更为严重 ， 极 易出现超温现象。此类情况 不断多次重复 ， 累积到一定程度 ， 宏观表现为顶棚段 塌腰变形 ( 如 图 1所 示) ， 严重 时甚 至发生 爆管事 故 。 图 1 2 建议对策 D型锅炉在出现顶棚段水 管变形后 ， 首先应分 析原因， 根据情况进行处理 ， 而不能简单更换了事。 对于因负荷波动原因造成的水管变形超温问 题 ， 使用单位应加强管理 ， 加强锅炉车间和用汽车间 之间的沟通 ， 在用汽时逐