淺析大容量生活垃圾循環流化床焚燒爐的技術特點與調試運行

北極星固廢網訊:隨著我國經濟的快速發展，人口聚集、消費水平提高，全國生活垃圾產量逐步增長。2016年中國城市和縣城生活垃圾清運量達到2.7億噸，較上年增長5%，人均生活垃圾清運量增加至486kg。

固廢處理包括填埋、焚燒、堆肥三大技術路線。目前，雖然垃圾填埋在中國佔主導地位，但焚燒處理技術優勢明顯，處理佔比不斷提高，將成為最主要的垃圾處理方式。垃圾焚燒與填埋相比，具有以下優點：

1)減量縮容。垃圾經過焚燒後，一般可減重80%，減容90%以上，可節約大量的土地資源；2)資源再利用。每噸生活垃圾的熱值相當於0.2～0.25t標準煤，垃圾焚燒發電能產生較好的資源綜合利用效益。垃圾焚燒鍋爐從爐型上主要分為爐排燃燒與循環流化床燃燒，其中前者以國外引進為主，後者國內可以自主研發製造。循環流化床鍋爐具有垃圾燃盡率高、灰渣含碳量低、負荷調節範圍大、燃料適應性廣、符合中國垃圾低位熱值低的國情等優點，但運行成本相對較高。通過近20年的不斷積累，餘熱發電系統、脫硫除塵系統、DCS集中控制系統、垃圾預處理系統、給料系統及冷渣系統等各類配套設施方面的不斷創新，垃圾焚燒發電技術得到大力提高。我司借鑑歐洲發達國家先進的循環流化床固體廢物焚燒技術，在國內首次引進了單臺日處理1000t的生活垃圾循環流化床焚燒爐。

1固體回收燃料預處理工藝

原生垃圾通過幹化與分選後已經不是傳統意義上的垃圾，而是固體回收燃料。預處理主要是通過幹化(使原生垃圾中含水率從60%左右降低到30%以下)、機械破碎、分選等工藝，降低大件垃圾尺寸，去除垃圾中的金屬、瓦礫和玻璃等不可燃物，提高可燃物佔比。通過預處理使焚燒爐運行時給料均勻、燃燒更為徹底、減少爐渣生成量，並在一定程度上降低了二惡英等汙染物的生成使排放更清潔。經生物幹化和機械分選(如圖1)後的燃料特性如表1。

2鍋爐設計參數

鍋爐設計參數如表2，圖2為循環流化床鍋爐示意圖。

3流化床焚燒爐工藝特點

(1)該焚燒爐採用高溫水冷旋風分離器及外置式換熱器，以更好地防止熱膨脹及防止高溫煙氣對過熱器的腐蝕；同時還採用了低空氣比的煙氣再循環技術及組合式吹灰技術。自動化的給料系統設計以及多點給料，能保證鍋爐焚燒自動化程度更高、給料更加均勻；飛灰含量可達5%以下。

(2)燃料粒徑可達到80mm以下，燃料更均勻，焚燒更加充分；原始汙染物排放濃度更低，符合清潔生產和促進循環經濟。

(3)垃圾中的金屬、玻璃、建築垃圾被分選出後，垃圾減量40%左右，使排渣更通暢。

(4)蒸汽參數等級從中溫中壓提高到次高溫次高壓，有利於能源的高效轉化與利用。

(5)可不添加輔助燃料，年處理時間超過8000h，焚燒負荷範圍70%～110%，焚燒爐中主燃區溫度達到900℃以上，煙氣溫度850℃以上，停留時間超過2s，灰渣熱灼減率低於1.5%。焚燒爐排放優於GB18485—2014煙氣排放標準。

4循環流化床鍋爐主要調試過程

4.1烘爐

烘爐的主要對象為爐膛、風室、旋風分離器、返料器。烘爐過程中確保主要部件升溫至350℃，並維持24小時。烘爐的作用是排除爐牆內的水分，保持爐牆在鍋爐運行過程中嚴密、安全可靠。

4.2化學清洗

鍋爐在製造過程中經常會形成軋制鐵磷和帶矽氧化鐵皮，且出廠時在閥門等設備內塗覆防蝕油劑，長期暴露在空氣使金屬表面腐蝕形成腐蝕產物，這些雜物如不徹底清除，將帶來很大危害，運行時使爐管發生沉積物下腐蝕、水質指標長期不合格。根據DL/T794—2001《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》的規定，鍋爐水冷系統和省煤器在投產前必須進行化學清洗，主要清洗範圍為省煤器、水冷壁、下降管、鍋筒等，化學清洗工藝見圖3。

4.3蒸汽吹管

在受熱面及管道安裝完畢後，用蒸汽進行吹洗，以消除在製造、安裝中遺留下的焊渣及雜物，以保證汽輪機和鍋爐運行安全。

吹管相關參數見表3、表4。

鍋爐吹管的目的就是利用鍋爐蒸汽衝除過熱器、在熱器受熱面管及蒸汽管道內的鐵鏽、焊渣、鐵屑、灰垢和油垢等雜物，否則向汽輪機供汽時將會產生危害。吹管的過程是依次經過過熱器、主蒸汽管道、臨時管、靶向器、消音器。吹管流程如圖4所示。

4.4循環流化床鍋爐冷態試驗

4.4.1冷態試驗的目的

(1)鑑定送風機風量、風壓是否能滿足運行要求；

(2)測定布風板的布風均勻、布風板阻力、料層阻力特性，檢查流化質量；(3)繪製布風板阻力、料層阻力隨風量變化的曲線，確定冷態臨界流化的風量和熱態運行時的最小風量；

(4)了解循環物料的循環情況。

4.4.2冷態特性測定

(1)布風板阻力特性測定：開啟一次風門，返料風風門，啟動引、送風機，逐步開大送風機入口調節擋板，增加風量，記錄對應擋板下的風量、風室風壓和送風機電流，一般每增加2000m3/h風量記錄一次，試驗時始終保持爐膛下部壓力表為零，此時風室靜壓即為布風板阻力。從全關到全開，然後從全開到全關，取兩次的平均值作為布風板阻力的最終值，在平面直角坐標系中用平滑的曲線將這兩點連接起來，便得到了布風板阻力與一次風量變化的特性曲線(圖5)。本次試驗過程中，根據運行經驗，鋪設500mm床料，實施流化試驗。

(2)布風均勻性檢查：在布風板上鋪上約500mm厚的床料，啟動引、送風機，逐步開大擋板，使床層完全流化，10分鐘後，急停送、引風機，打開爐門，檢查床面：床面平整則表示布風均勻；床面不平整則說明布風不均勻，應查明原因，予以消除。

(3)料層阻力特性測定：在布風板上鋪上約500mm厚的床料，啟動引風機、送風機，逐步開啟風門擋板，維持爐膛下部壓力為零，記下對應擋板下的風室靜壓、風量及送風機電流，直至全開，然後從全開到全關，取兩次平均值，然後根據空板阻力特性標出料層阻力，在直角坐標上用平滑的曲線將這些點連接起來，便得到料層阻力與風量變化的特性曲線(圖5)。

(4)臨界風量的確定：從料層阻力特性曲線中可以看出，當風量增加到一定值後，料層阻力不再隨風量的增加而增加，它將保持不變，達到此狀態時的風量稱為臨界流化風量。由圖5可知，500mm料層的孔板阻力、風室壓力、料層阻力都隨一次風量的增加而增大，而料層阻力的變化曲線隨一次風量的增加趨向於平穩，其阻力大小為5.1kPa，此時對應的一次風最小值為13.89m3/s(標態)，孔板阻力為1.69kPa，風室壓力為6.79kPa，13.89m3/s(標態)即為該循環流化床鍋爐的臨界流化風量。

4.5料層壓差監視與調整

風室靜壓力是布風板阻力和料層阻力之和，由於一般設計布風板阻力為風室壓力的20%～25%，所以運行中通過風室靜壓力可估算出料層阻力。此外，通過風室靜壓力變化情況，可以了解沸騰料層的運行狀況。流化燃燒良好時，壓力表數值擺動幅度較小且頻率高；如果數值變化緩慢且擺動幅度加大時，流化質量變差。運行中料層壓力過高和過低時，都會影響流化質量，容易發生熄火和結焦。

5結論

固體燃料回收預處理工藝以及高參數循環流化床鍋爐焚燒工藝的集成技術在國內尚屬領先。該機組自2018年6月第一次熱態啟動，7月第一次併入電網，8月開始進入72小時試運行。主蒸汽溫度維持在513℃左右，主汽壓力維持在7.60MPa左右，功率最高達37MW，進汽量130t/h，機組綜合汽耗率3.6kg/kWh。試運過程中機組調節系統運行穩定、負荷變動穩定，各監控儀表投用正常，各分系統及輔機運行正常。高參數大容量循環流化床技術將開啟我國能源的高效再利用，迎合未來垃圾高熱值發展方向，對提供高效垃圾處理方案、幫助達成降低垃圾填埋的目標、減少對有限的化石燃料的依賴、減少碳排放量等都有很好的促進作用，並滿足我國趨緊的環境要求。鍋爐調試和試運行的成功經驗對未來循環流化床技術應用於城市生活垃圾，乃至汙泥、生物質等固體廢棄物的處理和綜合利用有著重要的示範作用與參考價值。

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