我國城市化進(jìn)程不斷加快,城市生活垃圾越來(lái)越多,種類(lèi)復雜,處理城市生活垃圾迫在眉睫。常見(jiàn)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(zhù),可以從根源解決“垃圾圍城”問(wèn)題,實(shí)際生產(chǎn)中,垃圾焚燒鍋爐因垃圾品質(zhì)、爐內燃燒溫度、鍋爐配風(fēng)等因素會(huì )使鍋爐結焦,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(chǎng)鍋爐結焦的問(wèn)題,提出針對性措施,以改善鍋爐結焦問(wèn)題,提高了鍋爐熱效率,保障了機組的安全、穩定運行。
該垃圾發(fā)電廠(chǎng)項目工程的日處理垃圾能力為800t/d,垃圾焚燒爐采用2×400t/d三段順推往復式爐排爐,采用無(wú)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構,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(guò)熱器分高、中、低三級過(guò)熱器,中間設二級噴水減溫器,尾部設五級省煤器。該鍋爐長(cháng)周期運行,結焦問(wèn)題嚴重,主要分布于鍋爐側墻、燃燒段位置,如下圖所示。
1、垃圾熱值
垃圾種類(lèi)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焦影響程度不同。該垃圾發(fā)電廠(chǎng)位于河北省境內,燃料主要來(lái)源于所在市各轄區、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(48h)的鍋爐結焦情況,如表1所示。
從表1可以看出:該垃圾發(fā)電廠(chǎng)燃用垃圾熱值均高于設計值,垃圾熱值在設計值附近鍋爐無(wú)結焦,垃圾熱值在8280kJ/kg時(shí),鍋爐結焦現象最為嚴重。
2、爐內溫度
若爐膛溫度控制不合理,鍋爐易產(chǎn)生結焦問(wèn)題。有研究認為,爐膛溫度在850℃時(shí),可以保證垃圾焚燒過(guò)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)生流焦現象,在靠近爐膛內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(guò)高,出現鍋爐結焦問(wèn)題。
該垃圾發(fā)電廠(chǎng)在燃燒不同熱值垃圾時(shí),爐內溫度均大于880℃(設計值)。停爐檢查各爐膛溫度測點(diǎn)均有掛焦現象,DCS顯示爐膛測點(diǎn)溫度按規程規定控制時(shí),較實(shí)際溫度偏高。綜上所述,爐膛溫度過(guò)高是導致該垃圾發(fā)電廠(chǎng)鍋爐結焦的主要原因。
3、鍋爐配風(fēng)量
過(guò)量空氣系數對垃圾燃燒狀況影響很大,供給適當的過(guò)量空氣是有機物完全燃燒的必要條件,爐內垃圾燃燒所需氧量通過(guò)鍋爐配風(fēng)調整,減少爐膛漏風(fēng)量,維持風(fēng)量平衡可以解決結焦問(wèn)題。爐內風(fēng)量不平衡主要表現在以下兩方面:一是配風(fēng)量偏低,煙氣中CO含量偏高,使無(wú)機物灰渣熔點(diǎn)降低,鍋爐內壁結焦;二是二次風(fēng)機投入可靠性不高,氧量長(cháng)時(shí)間偏低、風(fēng)速不夠,飛灰顆粒因自重而大面積沉積,在喉部上方結焦。鍋爐運行中氧量長(cháng)期維持在3%~5%,遠低于設計值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(chǎng)鍋爐結焦的又一原因。
1、不同熱值垃圾摻燒
該地區垃圾成分復雜,其含水率多變,熱值不穩定,入廠(chǎng)垃圾應實(shí)施精細化管理,嚴格化驗入廠(chǎng)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,鍋爐結焦問(wèn)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,結合該垃圾發(fā)電廠(chǎng)實(shí)際情況,一是采取降低爐膛溫度運行,控制在950℃左右,避免因爐膛溫度與測點(diǎn)溫度偏差帶來(lái)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排污擴容器回收水的方法降低爐膛溫度;三是爐膛側墻采用空氣冷卻。運行實(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,可以抑制爐膛結焦,同時(shí)鍋爐連續排污擴容器回收水還可重復利用。
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(dòng)力場(chǎng)的重要因素。正常運行時(shí)干燥預燃區、主燃燒區、燃盡區,3個(gè)區域按3:5:2配風(fēng);適當增加送風(fēng)量,維持氧量在6%~8%,結焦程度在可控范圍內。同時(shí),調整燃燒時(shí)切記先調整料層后調整配風(fēng),做到超前調節、勤調整,避免大幅度調整。
該垃圾發(fā)電廠(chǎng)所在區域的垃圾熱值變化較大,加之運行控制不當,爐膛結焦問(wèn)題嚴重。在保證二噁英分解、鍋爐穩定燃燒的情況下,發(fā)電廠(chǎng)采用不同熱值垃圾混合后焚燒,控制熱值盡量在設計值附近;爐內噴水、爐膛側墻空氣冷卻方法可控制爐膛溫度;優(yōu)化不同燃燒區域的配風(fēng)比例,可提高氧量至6%~8%,這些措施對抑制鍋爐結焦問(wèn)題有顯著(zhù)效果。出現類(lèi)似問(wèn)題的垃圾發(fā)電企業(yè),可結合該單位實(shí)際情況,合理運用本文闡述的相關(guān)措施解決問(wèn)題。
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