生活垃圾焚烧炉基础知识

锅炉专业技术交流 一 垃圾焚烧炉基础知识 目 录 1 2 3 4 5 垃圾焚烧工艺流程 垃圾焚烧炉介绍 炉排型焚烧炉燃烧工艺 炉排垃圾焚烧炉附属系统 垃圾焚烧炉炉型简介 01 PARTONE 垃圾焚烧工艺流程 垃圾炉排炉焚烧工艺流程基础知识简介 一 垃圾焚烧工艺流程 02 PARTTWO 垃圾焚烧炉介绍 目前国内垃圾焚烧炉主要有机械炉排炉焚烧工艺和循环流化床焚烧工艺 盛运环保采用的是机械炉排炉焚烧工艺 三驱动逆推炉排炉 北京中科采用的是循环流化床焚烧工艺 中科院循环流化床垃圾焚烧炉 二 垃圾焚烧炉介绍 1 生活垃圾焚烧炉及余热锅炉的产品型号由三部分组成 各部分间用短横线相连 SLC250 4 0 400 W SL xxx xx xxx x1234561 生活垃圾 汉语拼音缩写 2 焚烧方式代号3 额定焚烧处理量 t h 4 额定蒸汽压力 MPa 5 额定蒸汽温度 6 设计序号 根据各锅炉厂的命名方式 命名有差别 2 余热锅炉简述锅炉为单锅筒 自然循环中压锅炉 锅炉采用悬吊结构 炉排采用三驱动逆推式炉排 锅炉构架采用钢结构 按7度地震设防 烟道 均为膜式水冷壁结构 在烟道 内布置蒸发器 高温过热器 中温过热器 低温过热器 在高温过热器 中温过热器 低温过热器之间布置了两级喷水减温器用来调节过热蒸汽温度 锅炉尾部竖井内布置省煤器 1 锅筒及汽水分离装置锅内采用单段蒸发系统 锅筒内布置有旋风分离器 波形板分离器 表面排污管和加药管等内部设备 锅筒内装有沿上升管方向布置的若干旋风分离器 在蒸汽出口处装有波形板分离器 进一步保证蒸汽品质 2 锅炉三通道锅炉的第一通道与焚烧炉炉膛之间采用柔性连接 以达到密封和吸收膨胀的效果 第一通道的下半部敷设耐火绝热层 锅炉的第一 二 三通道采用材料为20G GB3087的管子 第一 二通道隔墙的水冷壁管上部拉稀成为凝渣管束 3 过热器和蒸汽温度调节过热器布置在第三通道 共分三级 沿烟气流程方向布置有高温级 顺列顺流布置 中温级 顺列逆流布置 和低温级 顺列逆流布置 并采用二级喷水减温 喷水减温器采用套管结构 过热器采用20G GB3087和15CrMoG的管子 整个过热器通过吊挂管悬吊在顶部梁格上 4 省煤器省煤器布置在第四烟道中 共叁级 为双管圈逆流布置 管子为顺排方式排列 省煤器管子材料为20G GB3087 5 蒸汽空预器蒸汽空预器设置在炉外 将冷空气进行两级预热 蒸汽空预器采用高频焊接螺旋翅片管 为管箱式结构 6 吹灰设备在各对流受热面内均布置了有效的脉冲吹灰设备和蒸汽吹灰设备 以清除各受热面的积灰 7 炉墙和密封锅炉的第一 二 三通道为膜式壁结构 均采用敷管炉墙 尾部烟道为护板框外铺设保温材料结构 锅炉三通道采用膜式壁密封 尾部为钢制烟道密封 各处穿管处均用特殊的密封结构 上 下部的结合处也采用特殊结构的密封 以确保烟气不外泄 3 桐城项目锅炉参数 锅炉额定蒸发量20 5t h额定蒸汽压力 表压 4 0MPa g额定蒸汽温度400 给水温度140 锅筒工作压力 表压 4 5Mpa g热空气温度220 150 220 排烟温度200 220 204 排污率1 减温方式喷水减温 一减喷水量1 5t h 二减喷水量2 0t h 烟气侧总流量50484Nm3 h一次风空气侧总流量30391Nm3 h二次风空气侧总流量10130Nm3 h 4 锅炉的保护值 4 1锅炉额定工况主蒸汽的压力温度控制值 4 2安全阀整定压力 4 3锅筒水位报警与保护 03 PARTTHREE 炉排型焚烧炉燃烧工艺 机械炉排炉垃圾焚烧工艺基础知识简介 三 炉排型焚烧炉燃烧工艺 2 垃圾燃烧过程 垃圾在炉排上的焚烧过程大致可分为3个阶段 第一阶段 垃圾干燥脱水 烘烤着火 针对我国目前高水分 低热值垃圾的焚烧 这一阶段必不可少 一般为了缩短垃圾水分的干燥和烘烤时间 该炉排区域的一次风均需经过加热 温度一般在150 200 左右 第二阶段 高温燃烧 通常炉排上的垃圾在900 左右的范围燃烧 因此炉排区域的风温须低些 以免过高的温度损害炉排 缩短使用寿命 第三阶段 燃烬 垃圾完全燃烧后变成灰渣 在此阶段温度逐渐降低 炉渣被排到炉外 3 炉内停留时间 垃圾焚烧的停留时间有两层含义 一是指垃圾从进炉到从炉内排出之间在炉排上的停留时间 根据目前的垃圾组分 热值 含水率等情况 一般垃圾在炉内停留时间在1 1 5小时 二是指垃圾焚烧时产生的有毒有害烟气 在炉内处于焚烧条件进一步氧化燃烧 使有害物质变为无害物质所需的时间 该停留时间是决定炉体尺寸的重要依据 一般来说 在850 以上的温度区域停留2S 便能满足垃圾焚烧的工艺需要 炉排型焚烧炉按炉排功能可分为干燥炉排 点燃炉排 组合炉排和燃烧炉排 按结构形式可分为移动式 往复式 摇摆式 翻转式和辊式等 炉排型焚烧炉的特点是能直接焚烧城市垃圾 不必预先进行分选或破碎 其焚烧过程如下 垃圾落入炉排后 被吹入炉排的热风烘干 与此同时 吸收燃烧气体是辐射热 使水分蒸发 干燥后的垃圾逐步点燃 运行中将可燃物燃烬 其灰分与其他不可燃物质一起排出炉外 炉排炉工作原理 垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排 炉排分为干燥区 燃烧区 燃尽区 由于炉排之间的交错运动 将垃圾向下方推动 使垃圾依次通过炉排上的各个区域 垃圾由一个区进入到另一区时 起到一个大翻身的作用 直至燃尽排出炉膛 燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合 高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽 同时烟气也得到冷却 最后烟气经烟气处理装置处理后排出 炉排炉的特点 机械炉排焚烧技术发展较为成熟 根据炉排的结构和运动方式不同而形式多样 但燃烧的基本原理大致相同 垃圾在炉排上进行层状燃烧 依次通过预热干燥区 主燃区和燃烬区 最后灰渣排出炉外 各种炉排都会采取不同的方式使垃圾料层不断得到松动以及使垃圾与空气充分接触 从而达到较理想的燃烧效果 垃圾的燃烧空气由炉排底部送入 根据垃圾热值与水分的不同 送入炉排的风可以是热风或是冷风 不同的炉排结构其炉排透风方式各异 炉拱形状设计要考虑烟气流场有利于热烟气对新入垃圾的热辐射预热干燥和燃烬区垃圾的燃烬 配风设计要确保空气在炉排上垃圾层分布最佳 并合理使用一 二次风 根据炉排运动方式及结构不同 机械炉排焚烧炉的型式有往复推动炉排 滚动炉排 多段波动炉排 脉冲抛动炉排 主要型式是往复推动炉排及滚动炉排 炉排炉焚烧设备包括 垃圾进料斗 推料器 炉排钢架 炉排片托架及组件 分段风室 燃烧器 炉排片及组件 出渣斗 出渣机 三驱动逆推式炉排有两个床面共六组炉排驱动机构 驱动机构的油缸全部分列在炉排的两侧 油缸通过外曲柄转动横穿下风室的驱动轴 装在驱动轴上的一对内曲柄与外曲柄同步来回摆动 内曲柄利用连杆拉动驱动梁连同活动炉排架作前后往复移动 装在活动炉排架上的众多炉排片同步动作 实施对炉床上垃圾的掺和翻动 使垃圾沿炉床步进地向下移动 由于驱动机构穿越下风室的是转轴 穿孔处为回转密封 能有效的解决因带异常恶臭的一次风泄露造成炉室间的环境污染 04 PARTFOUR 炉排垃圾焚烧炉附属系统 1 风烟系统的工艺流程2 垃圾前处理及供料系统3 燃烧系统图4 锅炉汽水系统流程5 排污系统流程6 疏水系统流程7 工业水系统图8 吹灰器系统 1 风烟系统的工艺流程 风烟系统流程 垃圾库空气 过滤器 一次风机 暖风器 一次风室 炉排 垃圾参与燃烧 焚烧炉出口 炉膛 费斯顿管 二烟道 过热器灰斗 三烟道对流蒸发管束 过热器 过渡烟道 四烟道省煤器 急冷塔 脱酸塔 布袋除尘器 引风机 烟囱 2 垃圾前处理及供料系统 各生活垃圾转运站 环卫车 电厂垃圾称重磅 运输栈道 垃圾卸料平台 卸料门 垃圾库 分区发酵 垃圾吊车 1 2焚烧炉喂料平台渗沥液格栅网 渗沥液收集池 污水泵 污水处理系统 生活垃圾的热值 组成成分及外形尺寸是影响生活垃圾焚烧的主要因素 热值越高 燃烧过程越易进行 焚烧效果就越好 生活垃圾组成成分的尺寸越小 单位质量或体积生活垃圾效果越好 燃烧越完全 反之 传质及传热效果较差 易发生不完全燃烧 进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间 通过自然压缩及部分发酵作用 以提高进炉垃圾的热值 改善垃圾的焚烧效果 同时亦是垃圾焚烧好坏的关键所在 合理贮存让垃圾充分发酵和干燥 进厂生活垃圾并不是直接送入垃圾焚烧炉 而是必须经过贮存这一道工序 设置垃圾贮坑 一是贮存进厂垃圾 起到对垃圾数量的调节作用 二是对垃圾进行搅拌 混合 脱水等处理 起到对垃圾性质的调节作用 另外 进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间 通过自然压缩及部分发酵作用 可以减低垃圾的含水量 以提高进炉垃圾的热值 改善垃圾的焚烧效果 生活垃圾在贮坑内停留时间为3 5天较为合适 气温低和湿度大的可以适当延长停留时间 3 燃烧系统 焚烧系统 燃烧系统 一 二次风参与燃烧 垃圾库垃圾 抓斗 喂料斗 料斗 推料器 炉排 渣斗 出渣机 振动输送机 渣池 输送制砖焚烧炉出口 炉膛 费斯顿管 二烟道 过热器灰斗 三烟道对流蒸发管束 过热器 过渡烟道 四烟道省煤器 急冷塔 脱酸塔 布袋除尘器 引风机 烟囱 4 锅炉汽水系统流程 给水泵 给水操作平台 省煤器 汽包 下降管 下联箱 水冷壁 上联箱 汽包 低温过热器 减温器 高温过热器 集汽箱 主蒸汽管道 汽轮机 工质 水 的加热和汽化过程蒸汽的产生过程给水省煤器汽包过热器汽轮机 未饱和水 饱和水 饱和蒸汽 过热蒸汽 水循环过程汽包下降管下集箱水冷壁 5 排污系统流程 定期排污 水冷壁下联箱 排污阀 排污管道 排污扩容器 连续排污 汽包 排污阀 排污管道 连续排污扩容器 定期排污扩容器 全厂设一台连续排污扩容器 型号为LP 1 5 排污水在连续排污扩容器内扩容后产生的二次蒸汽经汽平衡母管接至除氧器 排污水送至定期排污扩容器 全厂设一台定期排污扩容器 型号为DP 3 5 连续排污扩容器来的排污水在定期排污扩容器内再次扩容降温 产生的蒸汽排入大气 锅炉的紧急放水直接接入定期排污扩容器 排污水送至尾气洗涤系统或排入全厂排水系统 6 疏水系统流程 过热器疏水 各蒸汽联箱 疏水阀 疏水管道 排污扩容器 主汽疏水 主汽管道 疏水阀 疏水管道 疏水扩容器 7 工业水系统图 8 吹灰器 乙炔脉冲吹灰器 05 PARTFIVE 垃圾焚烧炉炉型介绍 国内外经典垃圾焚烧炉炉型简介 机械炉排焚烧技术 炉排 stoke 焚烧炉是目前世界上应用历史最久和应用最多的生活垃圾焚烧炉模式 机械炉排焚烧炉的基本原理是以机械炉排构成炉床 靠炉排的运动使垃圾不断翻动 搅拌并向前或逆向推行 其主要处理过程是 垃圾由抓斗送进炉前料斗 通过料槽用液压式加料器按设定的速度将垃圾推进炉膛 垃圾随着炉排的运行向前移动 并与从炉排底部进入的热空气进行混合 翻动 使垃圾得以干燥 点火 燃烧以致燃烬 它正常运行的炉温大于850 且烟气温度在大于850 的高温下停留超过2秒钟 以保证烟气中有机成份的分解机械炉排焚烧炉的主要特点是它对垃圾的适用范围广 它既能适应欧洲含水率较低的高热值垃圾 也能适合亚洲含水率较高的低热值垃圾 它对进炉的垃圾颗粒度没有特别的要求 一般由生活垃圾车收集车送来的垃圾无需经过破碎即可直接送入焚烧炉燃烧机械炉排焚烧炉的品种繁多 使用历史长 具有较高的可靠度 是适于处理大容量垃圾的成熟焚烧设备 机械炉排焚烧炉主要分为往复运动炉排焚烧炉及滚动炉排焚烧炉两大类型 逆动式往复炉排 技术来源 德国马丁炉排 授权使用日本三菱 COVANTA 国内三峰卡万塔 应用案例 深圳清水河 广州李坑一期 杭州滨江 150t h 澳门 300t d 特点 炉排长度固定 宽度则依炉床所需的面积调整 可由数个炉床横向组合而成 每个炉床包含13个固定及可动阶梯炉条 固定炉条及可动炉条采用横向交错配置 炉床为倾斜度26的倾斜床面 垃圾的干燥 燃烧及后燃烧均在此炉床进行 一次空气由炉床底部经由炉条的空气槽从炉条两侧吹出 可动炉条由连杆及横梁组成 由液压传动装置驱动 其移动速度可调整 以配合各种燃烧条件 其搅拌垃圾可动炉条逆向移动 使得垃圾因重力而滑落 使垃圾层达到良好的揽拌 最后灰烬经由灰渣滚轮移送至排灰槽 德国马丁炉排技术是目前世界上应用最多的垃圾焚烧炉技术 在欧洲和日本等垃圾热值较高的地区应用较为广泛 德国马丁倾斜逆向往复炉排 台阶式多级炉排 技术来源 新加坡吉宝西格斯 原比利时西格斯Seghers 应用案例 深圳南山 400t d 深圳盐田 400t d 深圳宝安 400t d 江苏常熟 350t d 江苏苏州 350t d 500t d 江苏江阴 400t d 天津贯庄 500t d 特点 比利时西格斯炉排为台阶式多级炉排 由固定式炉条 滑动式炉条和翻动式炉条的相互结合而成 并且可以各自单独控制 西格斯炉排由相同标准的元件组成 每一元件包括由刚性梁组成的下层机构 每片炉条的铸钢支撑和钢质炉条 每件标准炉排元件有六行炉条 分三种不同炉条按两套布置 固定式 水平滑动式和翻动式 下层机构的低层框架直接支撑固定炉条 全部炉条顶层表面形成一个带21度斜角的炉排倾斜面 全部元件皆按这个方式布置 滑动炉条推动垃圾层向炉排末端运动 而翻动炉条使垃圾变得膨松并充满空气 在炉条下面的燃烧风经过几个冷却鳍片和位于每片炉条前端的开口槽后离开炉条 并吹过下一炉排片的顶部 每一片炉条有燃烧风出口开口 从而保证整个炉排表面的空气分布均匀 西格斯台阶式炉排 日本田熊阶段往复摇动式炉排 技术来源 日本田熊公司 Takuma Japan 应用案例 天津双港 400t d 北京高安屯 800t d 特点 阶段往复摇动式炉排干燥 燃烧及后燃烧三段炉排均为倾斜床排 固定炉条及可动炉条以纵向交错排列 高压高速的一次空气由炉底的空气导管送人炉条底部 再由盒状炉条两侧的空气喷嘴吹出 可动炉条由炉条支架及连杆曲柄机构组成 由液压传动装置驱动 各炉排的可动炉条水平前后移动 使得垃圾因重力滑落 及切断垃圾 经过阶段落差使得垃圾产生混合搅拌 垃圾移动所需的力与垃圾自重及炉条的摩擦系数成正比 炉条的倾斜角愈大时 垃圾所需的移动力愈小 同时垃圾作用于炉条的反作用力也愈小 田熊炉排设置两个阶梯 采用足够的炉排面积 使垃圾在炉内翻滚并燃烧 采用四个驱动单位 一个在干燥阶段 二个在燃烧阶段 再一个在燃烬阶段 因此 通过调整各独立驱动单位的速度 能控制垃圾和灰层的厚度 日本田熊阶段往复摇动式炉排 日本日立造船阶段反复摇动式炉排 技术来源 日本日立造船公司 HitachiZosen 授权上海康恒应用案例 台中市 中国台湾 上海 浦发环境浦东项目特点 阶段反覆摇动式焚烧炉的每个炉排上都有固定炉条及可动炉条以纵向交错配置 可动炉条由连杆及棘齿组成 在可动炉条支架上水平方向作反覆运动 此种运动方式将剪力作用于垃圾层的前后及左右各方向 使得垃圾层能松动及均匀混合 并与火上空气充分接触 一次空气由炉排底部经由炉条两侧的缝隙吹出 在燃烧区的固定炉条上的炉条有切断刀刃装置 其功能为松动垃圾块 垃圾层及调整垃圾停留时间 使供给空气分布均匀 以及使二次空气的通道有自清作用 垃圾借此力量反覆翻搅及移动 日本日立阶段摇动式炉排 国内二段往复式炉排技术 国内二段往复式炉排技术 部分资料来源 各公司网站及维普文献 技术来源 杭州新世纪能源环保工程股份有限公司 伟明HMW二段往复式炉应用案例 福建南安 泉州 浙江海宁等特点 该炉排是在引进国外技术的基础上 针对我国垃圾特性而改进开发的 该产品特别适合焚烧高水份 低热值 不分拣的混合生活垃圾 对南北不同质量的生活垃圾有良好的适应性 二段往复炉排 杭州新世纪能源炉排炉 伟明HMW二段往复式炉 三驱动逆推炉排炉 绿色动力 三驱动逆推式炉排采用了自行开发的驱动机构 对应干燥区 燃烧区和燃烬区有三组独立的驱动装置 称之为 三驱动 可根据垃圾焚烧过程中各区垃圾移送的实际需要进行单独联体调整 控制炉排片的移动速度 互不干扰 使炉排面积的有效利用率得到最大限度的提高 从而提高了炉排焚烧处理垃圾的能力 并通过适当延长炉渣在燃烬区的停留时间 可以有效地提高垃圾的燃烬率 确保炉渣的热灼减率 3 流化床焚烧技术 流化床焚烧方式 首先由日本在20世纪70年代中期将其应用于城市生活垃圾处理 此后 城市生活垃圾流化床焚烧炉 在日本 欧美等国家和地区迅速发展 在日本 绝大多数流化床垃圾焚烧炉为鼓泡流化床 主要用于焚烧原生城市垃圾 在欧美 流化床焚烧炉主要是循环流化床 而且多数是与RDF技术结合使用的 采用该技术的焚烧炉的基本特征在于在炉膛下部布置有耐高温的布风板 板上装有载热的惰性颗粒 通过床下布风 使惰性颗粒呈沸腾状 形成流化床段 在流化床段上方设有足够高的燃烬段 即悬浮段 流化床的特点是颗粒与气体之间传热和传质速率高 物料投入流化