关于垃圾焚烧炉结焦初探

1、关于垃圾焚烧炉结焦初探唐侠光大环保能源（苏州）有限公司生产运行部摘 要 对光大环保苏州生活垃圾焚烧炉结焦机理进行分析，对焚烧炉结焦预防进 行初步探讨，为垃圾焚烧炉结焦、特别是Keppel-Seghers炉排炉结蕉积灰的预防和处理 提供一些歩考。关键词垃圾焚烧炉结焦积灰结焦机理结焦预防1.目前三台Keppel-Seghers（比利时吉宝一西格斯）垃圾焚烧炉运行结 焦现状自2006年6月20日投运以来,机组运行经历一段不稳定期，除在7月份机组连续运 行时间较短外，经过对各重要辅机设备进行一番整改后，机组逐步进人稳定运行期，此后 此后垃圾焚烧炉结焦问题一直困扰着垃圾焚烧发电厂的生产运行.1#炉8月5

2、日冇焦 块卡死捞渣机、2#炉8月19日有大焦块脱落导致停炉、3#炉一直没有发生过因焦块脱 落而导致锅炉停运，但在计划停运中也发现有大量焦块积结在炉腌出口处，结焦问题成 为三台锅炉进入稳定运行后的最大的安全威胁，因绅焦原因，仅2#炉在8-11月份就发 生过因锅炉结焦导致锅炉被迫停运达4次之多；同时打焦过程中，由于是高压作业，存在 一定的不安全因素，打焦的工作fit大，周期长，严重影响机组的设备利用率及安全运行。 并且随着设备逐步的趋于完善，机组逐步的趋于更加稳定运行，结焦问题就显的更为 突出。2.影响结焦的因素2.1垃圾的灰渣的熔点特性垃圾焚烧后灰烬的化学基本组成如下【1】：化学成分SiQAgF

3、eOCaOMgOK2ONa2OBaOCf>0$PbOSOaCH20其他含It43.68.767. zy13. 117.741.633. 920. 080. 06Z0. 291:891.662. 257. 1由于垃圾的组成成份复杂，灰渣在管壁上沉积存在两个不同的过程：一个为初始沉 积层的形成过程，初始沉积层为化学活性髙的薄灰层，它是由尺寸十分小的灰颗粒组成. 主要是由挥发性灰组分在水冷壁上冷凝和微小颗粒的热迁移沉积共同作用而形成，由于 粘附以及与管子的化学反应而生成的非常牢固的覆盖层。初始沉积层中碱金属类和碱 土金属类硫酸盐含量较高，这些微小的颗粒附着在炉壁上。初始沉积层具有良好的绝热 性

4、能,它的形成使管壁外表面温度升髙。另一个沉积过程为较大灰粒在惯性力作用下冲 击到管壁的初始沉积层上，当初始沉积层具有粘性时，它捕获惯性力输运的的灰颗粒，并使液层厚度迅速增加。由于初始沉积层主要是由挥发分灰组分的冷凝及微小顆粒的热 迁移而引起，在实际运行中很难防止初始沉积层的形成。造成炉内结渣迅速增加，并对 锅炉安全运行构成威胁的主要因素是惯性沉积。由惯性输送的灰粒在初始沉积层上的 粘接除与初始层的性质有关外，还与撞击灰粒的温度高底有关，当撞击灰粒的温度很高， 呈熔融状液态时，很容易发生粘接，使结渣过程加剧。灰渣层的厚度通常是不均匀的，它 与炉膛的结构、燃烧中心位置、空气动力特性、炉膛温度特性及

5、燃料的物理化学性质有 关。在炉膛的不同位置，灰渣的厚度和结构将有很大的差别。垃圾焚烧与一般燃料燃烧相比，垃圾发热值低而含水量高，质地相当低劣；焚烧过程 极为复杂，气、液、固体多项反应混合发展，多孔介质中的传递、同相和异相间传递交互发 生，并受晶界过程、电化学过程和应力演变过程等多重因素的影响；另外，由于垃圾形状 不均，质量随季节、年代和地区而变化，相应的热值变化幅度较大，结果焚烧过程中烟气 温度和成分波动也很大。所以，垃圾焚烧环境中发生的结渣比一般燃料燃烧过程中更复 杂。在垃圾飞灰的实际的灰熔融特性来看,其变形、软化、熔融温度明显低于粉煤灰的温 度，基本上在io5or时发生软化，较煤灰低约20

6、0C,且试验发现此三个温度点差距不大 或不明显分界.可以说垃圾本身的固有特性，决定了垃圾焚烧炉易于结焦的特点。2.2垃圾焚烧运行炉膛温度的，影响在锅炉投人运行的前期，由于缺'乏垃圾焚烧炉的运行经验，为保证烟气的二恶英充 分分解，在运行中锅炉的炉膛温度2S基本上都控制在10009左右，火焰中心的温度将较 之更高，飞灰可能早已得到软化、甚至熔融温度，为锅炉的结焦留下隐患，也是主要因素 之一。在后期运行中，虽然对炉膛温度进行严格的控制，但在炉膛控制温度过程中，由于 温度测点挂焦、挂灰原因，温度测点的准确性存在一定的偏差，在同一炉膛的同一截面上 的四支温度测点在正常情况下，其温度差理论上不应超

7、过5010,而在实际运行中远远超 过此值，甚至超过100C以上（8月份），至12月份更有温度差近2009,可判断烟气温度 测点不可靠，在实际运行中有可能没有达到实际想要达到的效果。2.3锅炉结构上的影响为了保证低热值的垃圾更易着火燃烧，在设计上焚烧炉采用绝热燃烧形式，除了设 计r对炉墙作必妥的保护之用的炉墙冷却风，在焚烧炉上未设计任何受热面。同时为r 对烟气进行合理的导向（相当于煤粉炉的折焰角）和对新入炉垃圾更有效的进行烘干干 燥,在焚烧炉的烟气岀口设计了前后拱，故此在焚烧炉出口形成一个类似于冷灰斗的结 构，所以一方直在锅炉运行时（额定负荷）锅炉的全部热负荷都通过此处送向余热锅炉， 故此在此喉

8、部截面热负荷达最大值，另一方面，焚烧炉烟气经过喉部后进行扩压，烟气从 焚烧炉膛中出来气速度降低，烟气中部分粉尘分离沉积下来，多数是沿着炉墙壁向下流 动，由于前拱的角度存在使得粉尘向下流动存在较大的阻力而滞留在前拱壁上粘结、熔 融、再粘结新的粉尘，里层的粉尘再冷却凝固，由于垃圾焚烧炉燃烧不稳定的待点，在锅 炉负荷不稳的情况下，更易交替结成片层状的焦块，当高负荷、高烟温时，疏松的焦块还 可能深度熔融状态，在自身重力的作用下脱落或当炉膛温度再一次下降时再次凝结成更 坚固密实的焦块。此外二、三烟道庆斗中的飞伙返回到炉膛中，衽一次风的携带下，再次进入烟气中， 增加烟气的粉尘量。2.4锅炉运行中的配风上的

9、影响在前期锅炉运行中缺乏一定的运行经验，尤其是在烟气氧量的控制上，在运行中送 风量明显小于锅炉运行所需虽,二次风机未投入运行，从后来烟气测试的CO含量偏髙, 便可见一斑。由于在燃烧缺氧状态下，供氧不充分，处于还原或半还原气氛中，使得无机 物灰渣熔点更为降低，而达到熔融状态，同时缺氧燃烧过程中，尤其是二次风机未投入运 行，垃圾中部分未燃烬的颗粒也易于经过焚烧炉出口后，由于直量大而沉积下来回到喉 部上方而结渣、结焦。此外二次风不投入运行，不能在焚烧炉出口喉部产生扰动作用，增 加飞灰在喉部沉积的效果。 3.避免和减缓锅炉结焦的对策3.1从锅炉结构改造上将锅炉运行中在二、三烟道分离的飞灰改道至捞渣机，

10、或在条件備足的悄况下，直接 改道至渣池，碱少二、三烟道在运行中分离的飞灰在焚烧炉中二次飞扬，在一、二、三烟道 和焚烧炉膛中循环，增加烟气中的粉尘含量，既增加焚烧炉出口的结焦机率，又增加二、 三烟道的堵灰的可能性。. 514在锅炉大修的期间，对锅炉炉膛，待别是在焚烧炉出口处减小灰斗的角度，降低积灰 的可能性，在现有的条件下，改变灰斗的角度可以通过浇注料来修正，同时修正浇注料表 面的光洁度，减小挂灰的机率。在参观江桥垃圾发电厂的运行情况来看,该公司的炉型 在此处与Keppel-Seghers公司的炉型不同，该公司的的焚烧炉出口几乎无角度，故在此 出口的结焦机率和结焦最都极小。'增加二次风口

11、。可以不增加二次风量的前提下，减少二次风风管的直径，增加二次 风管的个数，将二次风管由现在的前后墙各一排改为三排，排间距约60CM连续排列，布 置目前结焦最旺重处，左右侧适当交叉，风口角度较目前角度再向下略为倾斜，一方面减 少运行中二次风口被堵塞的机率，另一方面降低在焚烧炉出口处积灰的可能性。变动 后，希望达至二次风由原来的线扰动，变为现在的面扰动效果，破坏在此关键部位焦块的 生成和连续性，同时保证二次风更均匀的与焚烧炉出口烟气混合，滅少机械和化学不完 全燃烧，增加烟气在此段的氧化气份,避免烟气还原气份降低无机盐的灰熔点。3.2从锅炉设备维护上保证锅炉温度的准确性和温度变化滞后性。影响结焦的主

12、要因索之一的垃圾灰份 低熔点的特点是无法改变的，唯一能改变的是锅炉炉膛出口温度，所以炉膛温度的准确 与否是至关重要的，所以在每次停炉后，应对各个温度测点进行检査，彻底的清理测点上 的挂灰、挂焦，对损坏的温度测点进行及时更换，为运行控制提供有力的保证，此外在锅 炉连续长时间运行中，运行人员发现温度测点异常时也应及时联系检修进行清理和更 换。避免目前温度劝点挂灰、挂焦严重，甚至测点严重弯曲的现象。保证余热镐炉受热面清洁度，降低焚烧炉的热负荷。在目前由锅炉的过热器和省煤 器的蒸汽吹灰装置严重腐蚀损坏，吹灰效果差，尤其是1 #、3#炉，在目前余热锅炉满负 荷运行时，1#炉排烟温度达250-260*0,

13、3#，炉排烟温度最高温度达280-C以上，比锅炉 投运初期2109高出709,比锅炉设计温度也高出80C,方面大大降低锅炉的效率，根 据经验炉效约下降4一6%,考虑到目前锅炉送风量大大增加，炉效下降值可能也大大趙 过此值。另一方面余热锅炉的效率下降后，在锅炉运行中，为了保证余热锅炉的出力不 变，势必要提高焚烧炉的出力，堆加焚烧炉的热负荷,提高焚烧炉内的单位容积热负荷和 炉膛出口单位截面热负荷，增加飞灰熔融的可能性，同时锅炉的热负荷增加又导致一次 风运行风量大幅提高，由原来的一次风总风量不到30000Nm3/h,提高到目前约40000 Nm3/h的风量。风量的增加提高了一次风携带飞灰的能力，造成

14、更多的飞灰带入后部的 烟道中，在第一烟道增加结焦的机率，在第二、三烟道增加堵灰量和堵灰次数。从12月 18日Z#炉停运后，发现锅炉结焦上移，可能与锅炉送风童和焚烧炉的热负荷增加有关. 每次锅炉积灰、结焦的清理力求彻底。将锅炉结焦和积灰的炉壁尽可能的清理到原 先的光洁度，如果炉壁结焦后清理不彻底，在锅炉再次投入运行后，粗糙的壁面容易挂灰 结焦，根据锅炉结焦机理，锅炉再次结焦的速度将大为增加。.514 3.3从锅炉运行调整上控制好炉膛温度。从锅炉结焦机理，还是从兄弟单位有垃圾焚烧炉运行经验来看, 温度对锅炉结焦起到至关重要的作用，控制炉膛2S处的温度在850-950X：之间，并且尽 可能的靠近85

15、0匸。在理论上，二恶英在7509时便能分解，8509是二恶英是完全分解 的保证值，所以不必将炉膛温度控制更髙。.控制好焚烧炉的热负荷。尽可能的控制好焚烧炉的热负荷，坚决不超负荷运行，超 y过设计负荷运行势必导致炉膛内的热负荷超标，易使飞灰的达到熔融状态，在烟气的携 带下附着到炉膛的壁面而积灰结焦。合理的配比一、二次风量。正常情沱下用一次风量控制锅炉的负荷，一次风凰控制 在28000NmJ/h以下，降低一次风量的目的主要是控制一次风速，减少烟气中飞灰的携 带量，降低积灰结焦的影响因索；近期余热炉出现的二、三烟道频繁堵灰现象可能与一次 风机过大有关，导致二、三烟道的沉积灰量大于设计值而堵灰。用二次

16、风杲补充一次风 量燃烧的氧量不足，同时调节第一烟道的炉膛温度。滅少末三段的翻动炉排的的翻动次数。在翻动炉排的翻动岳程中，造成一次风值较 大的扰动，风量瞬间增减，增加烟气中飞灰的携带量，为锅炉的积灰结焦创造条件。因为 后三段是燃烧和燃烬的区域，该处的粉尘量大，容易扬尘。稳定垃圾质量。垃圾的热值变化对焚烧炉的稳定运行产生极大的影响，所以从源头 抓好垃圾仓的有序堆放，混料和投炉至关重要。在自动装置未投运的情况下，主要从直 观上定性的对垃圾的堆放、混料和投料进行要求和指导，形成固定的循环运行模式。当 吊机全自动投入运行后，可以增加垃圾的混料量，和垃圾的堆放质斌。此外在垃圾仓管 理上随着气候和季节的变化

17、要摸索经验，及时进行调整。经过以上运行调整，锅炉运行结焦情况由原先的连续运行月余,增加到连续运2-3月。3.4从结焦的处理手段上作为高热负荷运行的锅炉来说，要完全避免锅炉结焦和积灰是不现实的，只能延长 其周期至基本上不影响锅炉的正常运行，所以说增加打焦手段也显得相当重要。在目前的运行状态下，由于锅炉设计的人孔门较少，同时在锅炉结焦最严重的辅助 燃烧器处的结焦最严重，多次打焦工作均是由此处拆开辅燃后进行的，而辅助燃烧器在 实际运行中根本用不到，所以建议将辅助燃烧器拆除，在原有人孔处经简单的改造后，变 成二个打蕉的人孔门，或是在这个大的人孔门中再设一个专用的小打焦孔，可以在不影 响锅炉正常运行中进

18、行打焦工作。大人孔门在停炉时作用进入炉膛内打焦的通道。必要时在锅炉打焦改造工作上，可以借鉴于煤粉炉的打焦经验，在易结焦位置在四 角炉墙各开启25CM * 25CM的小打焦孔，可以从锅炉的各个方位进行全面打焦，由于人 孔小，在打焦过程中对锅炉运行的影响微弱，对人身安全也构不成威胁。此外,打造专用的打焦工具，打焦工具前端选用耐高温、高硬度的材料，保证运行中 打焦，工具不发软、不变形，铲、鉴齐全。4结语关于垃圾焚烧炉的积'灰和结焦问题，其主要原因是由于垃圾来源广泛，成分复杂。 垃圾燃烧后的灰份熔点低，在锅炉运行中炉膛温度容易达到灰份的熔融点温度。同时从 事相关垃圾飞灰成份的理论研究人员不多，在某此程度上，防止垃圾结焦的运行分析，缺 乏一定的理论支持，更多的需要从实际运行中摸索。此外垃圾焚烧炉在国内的启步时间 较短，缺少一定