浅谈垃圾发电厂垃圾焚烧锅炉改造经济分析

杨幸宝

摘要：城市生活垃圾的处理在目前已经成为关乎民生的一件大事。传统的城市生活垃圾处理方式存在很多的不足，同样已经面临许多困难。为此许多有一定经济实力的地方政府采用“无害化、减量化、资源化、垃圾焚烧炉+发电” 的处理方法，取得了较好的社会和经济综合效益，使当地城市的生活垃圾的环境污染得到比较好的解决。在政府的大力推动下，采用焚烧方式的生活垃圾发电厂数量快速增多。垃圾焚烧技术已经取代卫生填埋，成为目前的主流处理方式。随着人民生活水平的提高和垃圾分类意识的增强，城市生活垃圾的成分也会逐渐的产生变化，从而导致早期的垃圾焚烧炉运行工况与原设计工况产生了较大的偏离，甚至对锅炉的安全稳定运行产生了较大的影响。在原有锅炉的基础上，针对新燃料和新的环保政策，进行适当的改造，使得锅炉能够继续服役，显得尤为重要。

关键词：垃圾发电厂；垃圾焚烧锅炉；改造  

近年，国家对垃圾焚烧厂的节能、环保要求越来越高，节能减排、提高资源利用率成为未来行业发展趋势。随着城市加快建设，城市人口数量不断增加及人民生活水平提高，城市生活垃圾量产量日益增多，而很多10 年前、5 年前建设的焚烧炉、余热锅炉等主设备均存在技术落后、设备老化、能耗高、垃圾处理能力不足等一系列问题。目前，各大城市按照当时设计焚烧垃圾能力已远远不能满足城市垃圾量。因此，对垃圾电厂进行技术改造已经迫在眉睫。

一、垃圾焚烧锅炉系统存在的问题及原因

就当时来说，该垃圾焚烧处理系统采用机械炉排焚烧炉/余热锅炉系统及干式除酸/静电除尘系统的组合方式，符合当时做法，技术相对先进实用，投资也较省，为我国推广垃圾焚烧发电技术的应用起到很好的示范作用。但由于当时国内垃圾焚烧技术刚起步，垃圾焚烧行业缺少相应的标准、规范的约束，根据现行国家标准( GB 18485《生活垃圾焚烧污染控制标准》) 相应要求还存在严重不足，污染物排放一定程度上超标。主要表现为:( 1) 炉膛温度偏低，满足不了高温烟气在≥850℃区间停留时间≥2 s 的要求;( 2) 烟气排放不达标。三台锅炉运行时，存在不同程度的尾气污染物不达标情况，尤其是二恶英，有时高出国家标准要求10 多倍。主要原因如下:( 1) 锅炉膜式水冷壁延伸至炉排部位，燃烧室区域绝热不好，对垃圾的稳定燃烧不利，同时造成炉膛温度偏低，炉膛出口温度仅有520 ℃左右，需靠投油才能满足环保要求，增加了锅炉的运行成本;( 2) 锅炉进料口宽度比炉膛宽度窄，垃圾进入炉膛后炉排两侧垃圾很少或几乎没有，造成此处穿风严重，影响了垃圾的燃尽;( 3) 由于垃圾燃烧不充分，炉膛温度偏低，造成锅炉排烟温度、过热蒸汽温度和压力以及垃圾处理能力达不到原设计要求，锅炉运行效率偏低。

二、锅炉改造方案

1、改造原因。入炉燃料的变化，随着经济的发展入炉垃圾热值发生了变化，低位热值从1100kcal/kg 提升到了1400kcal/kg，且不再掺烧煤。改造设计燃料为处理后的SRF 生活垃圾，垃圾颗粒度：小于120mm，颗粒度大于90mm 重量含量不超过10%，颗粒度小于6mm 重量含量不超过40%，颗粒度小于3mm 重量含量不超过10%，燃料三边之和尺寸大于240mm（自然堆积状态）的重量含量不超过1.5%。燃料中金属铝干基重量含量不超过1%，金属铁及其他金属（不含铝）干基重量含量不超过2%，玻璃干基重量含量不超过2%，燃料中其他不可流化物重量干基不超过10%。经过多年的运行，各部件开始老化、损坏。锅炉出现了挂焦、积灰、垃圾处理能力不足、排烟温度高、排放不稳现象。

2、改造措施

（1）炉膛。按照燃烧温度、时间和扰动的“3T”要素，炉膛受热面新增浇筑区域，以保证炉膛内850℃以上烟温区域停留2S，以减少不完全燃烧造成的CO 超标。并对垃圾给料口处进行调整，并根据二次风管、屏过及辅助燃烧器的需要增加炉膛让管。

（2）过热器。原包墙过热器，作为高温烟气停留通道，进口段浇筑以保证烟气温度，强化燃尽。减少CO 产生，并能对炉膛的波动产生一定的消纳作用。过热器连接管道及支撑进行相应调整。原高、低温过热器受热面布置至包墙下部，高、低温过热器管片新制，包墙与低过之间增加一组喷水减温器，连接管相应调整。高温过热器蛇形管采用φ42×6，材质12Cr1MoVG 光管。横向截距200mm，纵向截距90mm。低温过热器蛇形管采用φ38×6，材质12Cr1MoVG 光管。横向截距200mm，纵向截距90mm。低温过热器布置在高温过热器之前，低温过热器顺列顺流，高温过热器顺列逆流布置。即将低温过热器布置在烟温相对高的地方，高温过热器布置在烟温相对低的地方，能减缓过热器管的腐蚀。锅炉上部布置8 片屏式过热器作为“低温过热器”使用，管径φ42×6，材质12Cr1MoVG，采用采用销钉管，浇筑（碳化硅）工艺防腐防磨。将辐射受热面作为低温过热器，减少高温烟气区域受热面的管内介质温度，能有效防止管子壁温过高造成的腐蚀。

（3）对流管束。将原对流管束受热面布置至包墙下部过热器后部。连接管道及支撑相应调整。原对流管束的位置新增加一组对流管束受热面，与下部对流管束串联，管排横向截距200mm。管子采用φ42×5，材质20/GB/T3087 的鳍片管。该对流管束能大幅降低过热器区域的烟气温度。对流管束在尾部炉墙上采用耐温托架支撑；对流管束穿墙管部位密封结构设计合理，密封可靠，膨胀良好，并且方便检修维护。

（4）省煤器。省煤器1 组布置在空预器前，4 组布置空预器后。省煤器均为顺列逆流，为有效地防止磨损，采用直鳍片结构，管径为φ38×4，材料为20/GB/T3087，横向节距改为110mm，纵向截距为100mm。省煤器管束上设有可靠的防磨装置，并在管束第一排及弯头处均设有防磨盖板。省煤器的设计特别考虑灰粒磨损保护措施，省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板，管束上采用成熟可靠的单管防磨装置，穿墙处亦设有防磨设施。锅炉尾部烟道内布置的省煤器等受热面管组之间，留有足够高度的空间，供进入检修、清扫。

（5）分离器调整。根据调整后燃料热值及垃圾处理量，核算分离器结构数据，对分离器进口及中心筒尺寸进行调整。分离器进口通过增加浇注料，将喉口尺寸由1050mm 缩至800mm，中心筒由原φ1440 瓦片式中心筒，换为φ1200 整体铸造中心筒。通过改造，将分离器与新的烟气条件相匹配，保证分离效率。

（6）垃圾给料装置。炉前垃圾给料系统加强了破碎和分选、除铁等工艺。锅炉配合调整入炉垃圾给料装置，将给料口加大，并适当降低了入炉口的标高。主要为了降低燃料给料不均造成的炉膛内的压力波动，减少正压的产生，避免CO 瞬时值超标。

（7）二次风管。原侧墙二次风管最上层调整，并在其上增加二层二次风管。并将风管入炉口改为缩口形式，增加二次风的穿透力，增强扰动，强化燃烧。

（8）钢架、平台等尾部钢架、平台、护板、炉墙金属件、门类密封等根据受热面变化进行调整。

3、改造后的效果。锅炉经过此番改造，取得了预想的效果。入炉垃圾热值升高，垃圾处理量降低，但通过炉膛增加浇筑面积，保证了烟气温度，降低了炉膛烟气流速，满足了850℃ /2s 的环保要求。改造后的热力计算见表5。通过对比原热力计算表可知，改造提高了一、二次风温，保证了炉膛的垃圾燃烧温度，降低了尾部对流过热器区域的烟气温度，从原来的821~678℃，降低到709~633℃，有效降低了过热器区域的腐蚀和结焦，延长了稳定运行的时间。

通过对原锅炉的运行情况和问题进行分析，对照新的环保要求和最新的入炉垃圾特性，设计了针对性的改造方案，改造后锅炉运行稳定，满足炉膛850℃ /2s 的要求，CO 排放满足环保要求，达到了预期的改造目标。

参考文献：

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[2] 李俊峰,张光生,刘付程.城市建筑垃圾对环境的影响及对策[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2019(04).

[3] 金余其.城市生活垃圾燃烧特性及新型流化床焚烧技术的研究[D].浙江大学,2018.