我國城市化進(jìn)程不斷加快,城市生活垃圾越來越多,種類復(fù)雜,處理城市生活垃圾迫在眉睫。常見的城市生活垃圾處理方法有填埋處理、焚燒處理、堆肥處理。焚燒處理減量效果顯著,可以從根源解決“垃圾圍城”問題,實(shí)際生產(chǎn)中,垃圾焚燒鍋爐因垃圾品質(zhì)、爐內(nèi)燃燒溫度、鍋爐配風(fēng)等因素會使鍋爐結(jié)焦,水冷壁管吸熱減弱,排煙溫度上升,排煙熱損失加大。
本文基于某400t/d垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的問題,提出針對性措施,以改善鍋爐結(jié)焦問題,提高了鍋爐熱效率,保障了機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
該垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目工程的日處理垃圾能力為800t/d,垃圾焚燒爐采用2×400t/d三段順推往復(fù)式爐排爐,采用無錫華光鍋爐股份有限公司的多級爐排垃圾焚燒技術(shù),爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu),煙氣為三流程布置方式,鍋爐為中壓、單汽包自然循環(huán)水管鍋爐,過熱器分高、中、低三級過熱器,中間設(shè)二級噴水減溫器,尾部設(shè)五級省煤器。該鍋爐長周期運(yùn)行,結(jié)焦問題嚴(yán)重,主要分布于鍋爐側(cè)墻、燃燒段位置,如下圖所示。
1、垃圾熱值
垃圾種類和含水率決定其發(fā)熱量的高低,發(fā)熱量高低對鍋爐的結(jié)焦影響程度不同。該垃圾發(fā)電廠位于河北省境內(nèi),燃料主要來源于所在市各轄區(qū)、縣城市生活垃圾,主要含塑料、生活廢品、邊角料、工業(yè)垃圾等,其含水率不穩(wěn)定,忽高忽低,熱值變化明顯。對比不同熱值生活垃圾在相同時(shí)間內(nèi)(48h)的鍋爐結(jié)焦情況,如表1所示。
從表1可以看出:該垃圾發(fā)電廠燃用垃圾熱值均高于設(shè)計(jì)值,垃圾熱值在設(shè)計(jì)值附近鍋爐無結(jié)焦,垃圾熱值在8280kJ/kg時(shí),鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象最為嚴(yán)重。
2、爐內(nèi)溫度
若爐膛溫度控制不合理,鍋爐易產(chǎn)生結(jié)焦問題。有研究認(rèn)為,爐膛溫度在850℃時(shí),可以保證垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的二嗯英徹底分解,但此時(shí)火焰中心溫度在1100℃以上,飛灰易軟化熔融產(chǎn)生流焦現(xiàn)象,在靠近爐膛內(nèi)壁較低溫度處形成焦塊;另一方面,因爐膛溫度測點(diǎn)掛焦或掛灰時(shí),其測點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度存在偏差,造成實(shí)際溫度過高,出現(xiàn)鍋爐結(jié)焦問題。
該垃圾發(fā)電廠在燃燒不同熱值垃圾時(shí),爐內(nèi)溫度均大于880℃(設(shè)計(jì)值)。停爐檢查各爐膛溫度測點(diǎn)均有掛焦現(xiàn)象,DCS顯示爐膛測點(diǎn)溫度按規(guī)程規(guī)定控制時(shí),較實(shí)際溫度偏高。綜上所述,爐膛溫度過高是導(dǎo)致該垃圾發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的主要原因。
3、鍋爐配風(fēng)量
過量空氣系數(shù)對垃圾燃燒狀況影響很大,供給適當(dāng)?shù)倪^量空氣是有機(jī)物完全燃燒的必要條件,爐內(nèi)垃圾燃燒所需氧量通過鍋爐配風(fēng)調(diào)整,減少爐膛漏風(fēng)量,維持風(fēng)量平衡可以解決結(jié)焦問題。爐內(nèi)風(fēng)量不平衡主要表現(xiàn)在以下兩方面:一是配風(fēng)量偏低,煙氣中CO含量偏高,使無機(jī)物灰渣熔點(diǎn)降低,鍋爐內(nèi)壁結(jié)焦;二是二次風(fēng)機(jī)投入可靠性不高,氧量長時(shí)間偏低、風(fēng)速不夠,飛灰顆粒因自重而大面積沉積,在喉部上方結(jié)焦。鍋爐運(yùn)行中氧量長期維持在3%~5%,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值6%~8%,氧量偏低、風(fēng)速不夠,飛灰顆粒因自重而大面積沉積是該垃圾發(fā)電廠鍋爐結(jié)焦的又一原因。
1、不同熱值垃圾摻燒
該地區(qū)垃圾成分復(fù)雜,其含水率多變,熱值不穩(wěn)定,入廠垃圾應(yīng)實(shí)施精細(xì)化管理,嚴(yán)格化驗(yàn)入廠垃圾熱值,對高、低熱值垃圾進(jìn)行充分混合,控制混合后的垃圾熱值在5000kJ/kg左右,鍋爐結(jié)焦問題得以減緩。
2、控制爐膛溫度
采取噴水降低爐膛溫度的方法,結(jié)合該垃圾發(fā)電廠實(shí)際情況,一是采取降低爐膛溫度運(yùn)行,控制在950℃左右,避免因爐膛溫度與測點(diǎn)溫度偏差帶來的影響;二是將不同熱值垃圾混合后焚燒,中上部平均爐膛溫度高于950℃時(shí),向爐膛噴入鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器回收水的方法降低爐膛溫度;三是爐膛側(cè)墻采用空氣冷卻。運(yùn)行實(shí)踐表明,這3種方法降低爐膛溫度的效果明顯,實(shí)測爐膛溫度在二噁英分解溫度可控范圍,可以抑制爐膛結(jié)焦,同時(shí)鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器回收水還可重復(fù)利用。
3、氧量控制
合理配風(fēng)、控制氧量在適合范圍、維持風(fēng)量平衡是維持空氣動力場的重要因素。正常運(yùn)行時(shí)干燥預(yù)燃區(qū)、主燃燒區(qū)、燃盡區(qū),3個區(qū)域按3:5:2配風(fēng);適當(dāng)增加送風(fēng)量,維持氧量在6%~8%,結(jié)焦程度在可控范圍內(nèi)。同時(shí),調(diào)整燃燒時(shí)切記先調(diào)整料層后調(diào)整配風(fēng),做到超前調(diào)節(jié)、勤調(diào)整,避免大幅度調(diào)整。
該垃圾發(fā)電廠所在區(qū)域的垃圾熱值變化較大,加之運(yùn)行控制不當(dāng),爐膛結(jié)焦問題嚴(yán)重。在保證二噁英分解、鍋爐穩(wěn)定燃燒的情況下,發(fā)電廠采用不同熱值垃圾混合后焚燒,控制熱值盡量在設(shè)計(jì)值附近;爐內(nèi)噴水、爐膛側(cè)墻空氣冷卻方法可控制爐膛溫度;優(yōu)化不同燃燒區(qū)域的配風(fēng)比例,可提高氧量至6%~8%,這些措施對抑制鍋爐結(jié)焦問題有顯著效果。出現(xiàn)類似問題的垃圾發(fā)電企業(yè),可結(jié)合該單位實(shí)際情況,合理運(yùn)用本文闡述的相關(guān)措施解決問題。
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