垃圾焚烧炉炉排技术现状与应用探讨.docx

垃圾焚烧炉炉排技术现状与应用探讨唐国勇 , 赵兵(无锡华光锅炉股份有限公司 ,无锡 214028 )摘 要 :介绍了国内垃圾焚烧技术的现状 ,阐述了引进垃圾焚烧炉炉排技术的特点以及设计方法 。关键词 :垃圾焚烧 ;炉排 ;设计中图分类号 : tk223124文献标识码 : b第 一 作 者 : 唐 国 勇( 1956 - ) ,无锡华光 锅炉 股 份 有 限 公 司 副总工程师 、高级工 程师 , 1982年锅炉专 业毕业 , 毕业后一直 从事 锅 炉 设 计 研 发 工作 。d iscussion s on the presen t s itua tion and aplica tion ofgra te technology of m un ic ipa l solid w a ste inc inera tortang guo2yong, zhao b ing(w uxi h uaguang bo ile r co. l td, w uxi 214028 , ch ina)a b stra c t: the techno logy of m un ic ip a l so lid wa ste (m sw ) inc ine ra to r in ch ina a t p re sen t wa s in2troduced and the techno logy of impo rted inc ine ra tion gra te wa s exp la ined.key word s: m sw in c in era t ion; in c in era t ion gra te;de s ign了国内垃圾焚烧技术的现状 ,并阐述了引进垃圾焚烧炉炉排技术的特点以及设计方法 。0 前言近年来随着我国城镇化速度加快 ,城市人口不 断增加 ,相应 城 市生 活垃 圾产 生 量不 断 增 加 , 2010 年我国城市生活垃圾量达到了 1. 52亿吨 ,居世界第 一 ,而且每年以 8 % 10 %的速度增长 。垃圾的历 年堆存量达到 60多亿吨 ,全国有 200多座城市陷入 垃圾的包围之中 。垃圾问题越来越成为影响城市生 活质量的一个突出问题 。目前 ,我国超过 80 %的生 活垃圾通过填埋处理 ,由于占用大量土地和易形成 二次污染 ,填埋也已出现瓶颈并存在环境恶化的隐 患 。国务院于 2011 年 3 月 23 日召开常务会议 ,研 究部署进一步加强城市生活垃圾处理工作 。会议指 出 ,到 2015年 ,全国城市生活垃圾无害化处理率达 到 80 %以上 ,要推广废旧商品回收利用 、焚烧发电 、 生物处理等生活垃圾资源化利用方式 ,加快存量垃 圾治理 。国家在“十二五 ”规划中首次明确提出垃 圾分选 ,将垃圾作为一种资源来加以利用 ,是国家环 保政策的一大进步 。作为生活垃圾资源化利用的主 要方式 ,垃圾焚烧处理具有减量化 、资源化和无害化 的综合优势 ,垃圾焚烧发电有望在“十二五 ”期间获 得国家层面的大力推广 。本文在此背景下简要介绍1国内垃圾焚烧技术现状1. 1 国内垃圾焚烧技术的四种来源( 1 )部分技术引进因技术壁垒或成本所限 ,对国外垃圾焚烧技术 部分引进 。这种技术引进方式可能无法将国外最先 进 、最核心的垃圾焚烧技术应用到国内项目上 。由于焚烧工艺的整体性要求较高 ,所以非成套的技术引进 ,在实际应用中难免走很多不必要的弯路 。( 2 )模仿国外技术对国外技术照搬仿制 ,容易引起知识产权纠纷 。( 3 )自主开发国外的垃圾焚烧技术发展逾百年 ,在此过程中 积累了丰富而宝贵的经验 。如果现在从零开始追赶国外的技术 ,既不现实也没有必要 ,技术上也难以取得竞争力 。另外自主开发的速度难以满足国内市场 发展的需求 。( 4 )引进后改进 引进国外成熟且国内有成功应用业绩的技术 ,并结合国内实际情况进行不断改进和完善 ,不仅可 以充分应用国外多年的经验并吸取其教训 ,保持与国外技术进步 ,而且提供的技术性能得到保证 ,这是收稿日期 : 2011 204 218工业锅炉2011年第 4 期 (总第 128期 )12比较理想的技术引进方式 。1. 2 垃圾焚烧设备供应商及炉排型式由于垃圾焚烧技术较复杂 、技术含量高 ,我国目 前的大型炉排炉焚烧厂建设主要依靠引进国外先进 的焚烧炉排技术 。1. 2. 1 国外供应商及炉排型式( 1 )日本三菱重工株式会社 , 三菱 马 丁逆 推 炉排 ;( 2 )日本田熊株式会社 , sn 型炉排 ;( 3 )日本日立造船株式会社 , 带剪切刀的阶梯 式顺推炉排 ;( 4 )吉宝西格斯公司 ,多级炉排炉 ;( 5 )日 本杰 富 意 ( j fe ) 株式 会 社 , 超 级 往 复 炉 排 ;( 6 )德国诺尔 克尔茨公司 ,阶梯式顺推炉排 ; ( 7 )德国斯坦米勒公司 ,往复顺推式炉排 ;( 8 )法国阿尔斯通公司 , c ity2000 倾斜往复式 炉排 ;( 9 )瑞士 von ro ll公司 , r 10540型炉排炉 ;( 10 ) 美 国 底 特 律 公 司 , 四 阶 梯 往 复 顺 推 式 炉 排 。1. 2. 2 国内主要供应商及炉排型式( 1 )温州伟明集团 ,二段式炉排 ;( 2 )杭州新世纪公司 ,二段式炉排 ;( 3 )重庆三峰环境产业有限公司 , 引进了德国 马丁公司 s ity2000型系列炉排 ;( 4 )无锡华光锅炉股份有限公司 , 引进日立造 船 von ro ll l 型系列炉排 。2 日立造船 ( h ita ch i zo sen ) 垃圾焚烧炉炉 排技术特点根据无锡市政府规划 ,建设无锡锡东生活垃圾 焚烧发电厂 ,规划总规模为 4 000 t / d, 其中一期工 程为 2 000 t / d,需要 4 台日处理生活垃圾 500 t的垃 圾焚烧锅炉 。无锡华光锅炉股份有限公司结合锡东 生活垃圾焚烧发电项目 ,比较了多家外国公司的炉 排技术后 ,引进了日本日立造船 (瑞士授权 von - roll l 型炉排 ) 垃圾焚烧炉炉排技术 。通 过对 引 进技术的消化吸收 ,设计了 200 600 t / d 炉排系列 (包括余热锅炉 ) ,其中 2 台 500 t / d 已供锡东生活 垃圾焚烧发电厂 , 2 台 400 t / d已供湖北襄樊生活垃 圾焚烧发电厂 ; 2台 350 t / d出口泰国 (普吉岛 ) 。2. 1 日立造船的优势( 1 )在日本第一个建设带发电的机械式城市垃圾焚烧炉 ,是日本的技术先驱者 ;( 2 ) 最近 10年 ,垃圾焚烧炉日本市场占有率第 一 ;( 3 )垃圾焚烧炉排在世界上第一个完成 8 000小时连续运行 ;( 4 )设备寿命长 ;( 5 )拥有众多带发电设备的焚烧设备业绩 ;( 6 )在台湾和韩国有相当大的市场占有率 。2. 2 日立造船垃圾焚烧炉炉排的技术特点2. 2. 1 炉排结构如图 1 所示 ,炉排由推料装置 、干燥炉排 、燃烧 炉排 、燃尽炉排等组成 。在燃烧炉排的中部设置了剪切刀 ,如图 2所示 。2. 2. 2 垃圾焚烧过程( 1 )垃圾经由推料装置进入炉排后 , 在机械式 炉排的往复运动下依次进入干燥 、燃烧和燃尽三个阶段 。垃圾在由炉排下方送入的助燃空气及炉排运动的机械力共同推动及翻滚下 ,在向前运动的过程 中垃圾受到烟气加热使水分不断蒸发 、干燥并开始 着火燃烧 ,垃圾在燃尽炉排尾端时被完全燃尽成灰 渣 ,落入灰渣井后排出 (如图 1 ) 。( 2 ) 燃 烧 产 生 的 烟 气 气 流 上 升 而 进 入 燃 烧 室 内 ,与由炉排上方导入的助燃空气充分搅拌 、混合及 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 研究与开发 垃圾焚烧炉炉排技术现状与应用探讨13完全燃烧后形成的高温烟气将热量传递给锅炉受热面 。2. 2. 3 炉排及剪切刀的特点( 1 )炉排由活动列和固定列交错布置 , 活动炉 排在前后往复运动的同时产生上下位位移 ,可清除炉排片间的积灰 ,避免堵塞 ,如图 3。图 5 使垃圾充分燃烧的措施3 垃圾焚烧炉炉排的设计垃圾焚烧炉技术包括炉排设计 、炉膛设计计算 、 空冷墙设计与布置 、液压系统设计 、燃烧控制以及烟 气净化装置等 。本 文重 点 介绍 炉排 设 计方 面的 内 容 。3. 1 炉排面积的确定确定所需炉排面积时 ,应同时考虑垃圾处理量 及其热值 ,以使所选定的炉排面积能满足垃圾完全 燃烧要求 。炉排的机械载荷 、垃圾处理量及炉排面积之间 的关系由公式 ( 1 )表述 。图 3 炉排 (剪切刀 )的特点( 2 )针对我国垃圾高水分 、低热值 、多杂质的特 点 ,日立炉排在燃烧炉排上设置了特殊装置 剪 切刀 。剪切刀的作用 (如图 4 )在于 : ( 1 )将团状的垃圾打碎 ;( 2 )将烧穿的风洞堵住 ;( 3 )拨动垃圾使之混合均匀 ; ( 4 )使垃圾床层厚度均匀 。g = b( 1 )a式中g炉排的机械载荷 , kg / (m2 h)b 垃圾处理量 , kg / ha 炉排面积 , m2对于处理量 200 600 t / d炉排的机械载荷取值2范围在 200 240 kg / (m h ) 之间 , 垃圾处理量小时机械载荷取下限 ;垃圾处理量大时机械载荷取上限 。 机械载荷与下述因素有关 :( 1 )垃圾的热值 ;( 2 )烧失量的限定值 (日立炉排对于烧失量按3 %考虑 ) ;( 3 )燃烧空气温度 。3. 2 炉排结构尺寸的确定 (如图 6 )干燥段炉排长度 l1 、燃烧段炉排长度 l2 、燃尽段炉排长度 l3 以及炉排宽度 w 可根据由炉排机械 载荷及垃圾处理量确定的炉排面积以及炉排片的尺 寸来选取 。对于处理量大于 350 t / d 的炉排将分成 左右两副炉排 ,此时必须保证左右最边上是活动炉图 4 剪切刀的作用2. 2. 4 使垃圾充分燃烧的措施 (如图 5 ) ( 1 ) 采用足够大的炉排面积 ;( 2 ) 布置合理的炉拱 ,利用辐射热使入炉垃圾 及时干燥 ;( 3 ) 在炉排上设置落差 ,使垃圾翻转 、松散 、搅 拌 ;( 4 ) 均匀地提供燃烧空气 ;( 5 ) 布置二次风 ,使烟气跟二次空气充分混合 ,达到充分燃烧 ;( 6 )通过控制烟气中氧气量 ,抑制 nox 的产生 。 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 工业锅炉2011年第 4 期 (总第 128期 )14排而正中间是固定炉排 。图 6炉排结构尺寸3. 4 液压驱动装置液压驱动装置驱动推料器 、炉排 、剪切刀 、料斗3. 3 燃烧空气的确定与分配3. 3. 1 过量空气系数的确定在实际的燃烧系统中 ,氧气与可燃物质无法完全达到理想程度的混合及反应 。为使燃料尽可能地 完全燃烧 ,必须多供一些空气 ,多供的这部分空气量称过量空气量 ,亦即燃烧 1 kg燃料所需的实际空气量等于理论空气量加上过量空气量 。实际空气量与 理论空气的比值称为过量空气系数 盖兼架桥破解装置以及排渣机 ,由液压泵 、油箱 、液压油冷却器等组成 。3. 5 模块化设计为了使产品设计制造标准化 、通用化 、系列化 , 垃圾处理量 从 200 600 t / d 的 炉 排 铸 件 (如 炉 排 块 、支撑块等 )及相关零件均采用统一尺寸 ,可以实 现模块化设计和装配 ,大大简化设计 、制造 、采购过程 。4 结语无锡华光锅炉股份有限公司通过引进 、消化吸 收 ,基本掌握了国外先进的垃圾焚烧炉炉排技术并 设计了 200600 t / d 炉排系列产品 ,其中 200 t / d、300 t / d、350 t / d 、400 t / d、600 t / d炉排 (包括余热锅 炉 )均已投入使用并达到了预期的效果 。“十二五 ” 期间垃圾焚烧发电在国家层面的大力推广下将有很大的发展空间 ,我国大型垃圾焚烧炉炉排技术也会 得到同步提高 。参考文献 1 徐文 龙 , 刘 晶 昊 . 我 国 垃 圾 焚 烧 技 术 现 状 及 发 展 预 测 j . 中国环保产业 , 2007 ( 11 ) 1 2 陈学俊 ,陈听宽 1 锅炉原 理 m 1 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 , 19911k = v ( 2 )即v0式中v0 理论空气量kv 实际供应空气量要使垃圾完全燃烧 , 过量空气系数一般取1. 5 (垃圾热值低时取上限 ) 。3. 3. 2 燃烧空气的分配1. 3为使垃圾充分燃烧 ,抑制 nox的产生 ,燃烧空气分成一二次风 。一次风由炉排下的风室送入 ; 二次 风由设置在前后墙的炉拱处送入炉膛 。一次风约占 总风量的 85 % ,一次风的温度为 80 300 (对于