浅谈垃圾焚烧余热锅炉抑焦扩容改造技术

浅谈垃圾焚烧余热锅炉抑焦扩容改造技术

吕超腾  ,李大慨

光大环保能源（玉林）有限公司，广西玉林市，537000

摘  要：国内垃圾发电运行经验总结：炉膛内温度长期高于1050℃，该区域部分结焦加剧，结焦大大增加停炉风险，此外，余热锅炉部分受热面因温度过高产生高温腐蚀，严重影响机组安全经济运行。因此，在运行调节上采取降低符合负荷运行，减少焚烧炉结焦，但是，降低的负荷同时垃圾处理量减少，城市处置垃圾能力自然下降，影响了企业效益。因此，这部分机组就有抑焦扩容的改造需求。

关键词：垃圾焚烧  抑焦扩容  余热锅炉

0前言：

早期，国内垃圾特点主要是水分高、热值低，为使垃圾能够充分燃烧，通常焚烧炉炉膛采取绝热炉膛结构。然而，随着社会不断发展人们经济水平提高，生活质量不断上升，网购行业的兴起，产生的垃圾随之增多且热值升高。但是，垃圾热值升高使焚烧炉热负荷整体上升而出现超温现象。国内垃圾发电运行经验总结：炉膛内温度长期高于1050℃，该区域部分结焦加剧，结焦大大增加停炉风险，此外，余热锅炉部分受热面因温度过高产生高温腐蚀，严重影响机组安全经济运行。因此，在运行调节上采取降低符合负荷运行，减少焚烧炉结焦，但是，降低的负荷同时垃圾处理量减少，城市处置垃圾能力自然下降，影响了企业效益。因此，这部分机组就有抑焦扩容的改造需求。

1 垃圾焚烧机组简介及运行状况

广西某垃圾焚烧发电厂一期工程#1、#2炉垃圾处理量分别为400t/d，垃圾低位热值设计约6200KJ/kg，垃圾焚烧炉采用风冷墙绝热炉膛结构，余热锅炉采用单锅筒，卧式，四烟道（即一二三烟道以及水平烟道）结构。项目一期于2019年投入运行，投产以来，垃圾热值处于不断上升阶段。

项目一期#1、#2炉膛内部结焦主要因素是：

1.1.长期均为超温（1050℃以上）运行；

1.2.垃圾物质成分因素；

1.3.运行调节不及时，火床过前或过短。

特别是炉膛内部辅燃附近、左右侧墙及后拱结焦严重，结焦厚度过大1.2m，机组检修完投运一个月以上，基本每十天出现掉焦现象，生产人员频繁打开炉门进行判断是否需要在线打焦或采取停炉措施再进行处理，大大提高非计划停炉风险造成效益降低。一般，运营上均采取减少垃圾焚烧量以及减少垃圾坑内储存垃圾发酵天数，但以上两种方法均是以降低经济效益作为代价，无法产生最大经济效益，所以采用抑焦增容改造方案才是此类型项目所需。

2 焚烧余热锅炉抑焦扩容改造方案实施

针对上述现场现象，该项目2022年7月垃圾焚烧炉及余热锅炉分别进行了抑焦扩容改造。根据以往焚烧炉运行状况来看总结得出，焚烧炉干燥段处于燃烧温度较低，所以焚烧炉前拱结焦现象较少，较严重部分主要处于燃烧段以上，垃圾在此区域燃烧时结焦主要部位是左右侧墙、辅燃附近以及后拱，该区域产生主要是高温焦块，特点是密度大、温度高以及硬度高等。主要烟气走向如下：垃圾由抓斗投入料斗内，通过焚烧炉燃烧，产生高温烟气进入到余热锅炉，再经过烟气处理系统完成，环保排放达标排至大气，其中高温过热器入口温度环境设计值在于580℃最适合，但实际长期运行时约680℃，受热面超温容易造成管壁内部高温氧腐蚀，金属蠕变，造成爆管非计划停炉，影响安全及生产。

本次改造考虑到减少结焦以及增加垃圾焚烧量，采取以下几项措施：

（1）计划将在焚烧炉部分将炉排燃烧段以上两侧风冷墙移除，更换为膜式水冷壁方式，将原一烟道水冷壁下拉至距离燃烧段炉排上约1.5m处，底部设置集箱，管路并联上升管，增加水冷壁面积约50m²。同时，采用更耐高温浇注料，在水冷壁内侧敷设70mm耐火浇注料，原空冷墙基础铺设耐磨防火砖在内部，保温砖在外部，增加大面积水冷壁可有效吸取炉膛温度，减缓结焦，同时，炉墙冷却引、送风机取消，可以轻微减低少厂用电支出。

（2）考虑到余热锅炉当前负荷（约35t/h），高过前入口烟气温度较高（约680℃），提高余热焚烧炉出力后，烟气温度还将进一步升高。在余热锅炉部分二烟道加设四道垂直隔屏（120m²），以及在三烟道进口增加节距270mm的W型蒸发器（185m²），在蒸发器以及过热器处增加8处蒸汽吹灰装置，为保证合理的水循环回路设计，确保水动力安全，隔屏和W型蒸发器的进水单独从集中下降管分配集箱引接。有效清理受热面上积灰，提高锅炉效率。余热锅炉在抑焦的同时，稍微提高了锅炉蒸发量，也有效地降低高温过热器入口温度在600℃以下。

（3）采用新自我研究技术，从蒸汽吹灰器母管引过热蒸汽至新增吹灰器。利用现有蒸汽吹灰器密封风（不增加额外费用），引管道对吹灰器喷枪进行冷却。在炉膛以辅助燃烧器为中心，每侧各加装2台套蒸汽吹灰，左右两侧吹灰器间距1000至1500mm，共计安装4台吹灰器。定期地对易结焦部分进行吹扫，可有效抑制焦块的产生。

3 技术改造效果

改造完成后至今，已连续运行2个月，各项参数指标基本达到设计要求，预期效果较好，现将本次技改前后各2个月主要运行数据进行对比分析，情况如下：

下图为改造数据对比

（1）改造后运行两个月未出现掉焦情况，说明将风冷墙更改水冷壁，加入蒸汽短吹除焦，减少结焦，增加浇注料措施，防止水冷壁管磨损的同时，增加了炉膛的吸热量，在增加水冷壁区域蒸发量的同时又减少了炉膛结焦，目前来看效果显著。

（2）锅炉高温过热器入口温度由改造前650℃左右降低到560℃，锅炉蒸发量达到40t/h左右，达到预期效果。说明在二烟道布置吊屏和三烟道布置W型蒸发屏，增大锅炉受热面积约300㎡，在增加锅炉蒸发量的同时，又降低进入过热器的烟气温度，改变过热器工作环境，是能有效延长过热器使用寿命。

（3）由图三数据证明锅炉热负荷、机械负荷均提高，经济效益明显，两台锅炉一级减温水用量比改造前降幅明显，能有效缓解高温过热器高温腐蚀，有效的保障了设备的安全运行，烟气量增幅不大，且在锅炉设计烟气流量（75000m³/h）以内，不会对锅炉受热面产生明显的磨损及冲刷。

综上所述本次#1、#2锅炉改造结束通过试运行情况来看，锅炉蒸发量能达41.5t/h，过热器入口温度在600℃以下，排烟温度控制在190℃以下,结焦情况大大缓解，达到了改造预期效果。

4 结束语

锅炉安全经济稳定运行对整个机组来说都是至关重要的，针对现如今出来同类型问题，抑焦扩容改造是相当有必要的，虽然现如今垃圾发电技术相对稳定成熟，但我们也仍需不断学习、进步，延长机组运行周期，减少非停事故检修，实现高效化、稳定化，提高垃圾发电工程的经济效益。

参考文献：

[1]彭小军，垃圾焚烧余热锅炉节能改造[J].工业锅炉，2017，（01）：55-57.