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　　0国外先进的炉排技术国家发改委关于完善焚烧发电价格政策的通知（发改价格第811号）规定：“将生活垃圾作为原料的焚烧发电项目在获得废物的前提下，根据入司的处理能力计算并计算当前的互联网能耗。每吨生活垃圾的转换能耗暂时确定为280千瓦时，全国统一垃圾发电标准偏差的电费为每吨1000瓦时的0.65元。”这样，当垃圾的热值不超过700kgh时，就可以享受垃圾的热态补贴，这限制了垃圾中混合碳灰粉的燃烧模式，促进了不需要添加碳灰粉的燃烧锅炉的市场发展。层燃往复式机械炉排垃圾焚烧炉是国内外广泛采用的城市生活垃圾焚烧炉技术,它的主要特点是技术完善可靠、容量大、运行维护方便,可燃烧低热值高水分的生活垃圾。由于层燃垃圾焚烧技术较复杂、技术含量高,我国目前的大型层燃炉排炉垃圾焚烧厂建设主要依靠引进国外先进的垃圾焚烧炉排技术。引进国外先进技术有三大优点:(1)引进国外成熟且国内有成功应用业绩的技术;(2)保持与国外技术同步,可充分应用国外多年的经验并吸取其教训;(3)性能和技术提供方共同保证。无锡华光锅炉股份有限公司比较了多家外国公司的炉排技术后,引进了日立造船(瑞士授权VON-ROLLL型炉排)垃圾焚烧炉炉排技术。通过消化吸收引进技术设计了200~600t/d炉排系列(包括余热锅炉),其中2台UG—400—34.3/4.0/400—W型400t/d往复炉排垃圾焚烧锅炉已于2011年11月在襄阳恩菲环保能源有限公司襄阳生活垃圾焚烧发电厂成功投运,并于2012年11月进行了锅炉性能与环保测试。本文介绍了该400t/d往复炉排垃圾焚烧锅炉的结构布置、设计特点以及应用结果。1垃圾推料燃烧400t/d往复炉排垃圾焚烧锅炉由余热锅炉和往复炉排两部分组成(见图1)。垃圾由抓斗抓入垃圾给料斗,再由推料装置推入到炉排上燃烧。垃圾燃烧后产生的烟气将热量传递给余热锅炉受热面(将给水加热至设计参数的蒸汽)并降到排烟温度后经净化从烟囱排入大气,在炉排上燃尽的垃圾灰渣通过排渣机排出。1.1锅炉的主要参数锅炉设计燃料为城市生活垃圾,处理量为400t/d。垃圾元素分析如下:1.3锅炉的基本尺寸2锅炉膜式水冷壁结构及布置余热锅炉为单锅筒、集中下降管、卧式布置的自然循环锅炉,水平烟道内各级受热面的管束都是垂直布置,烟气横向流过各级受热面。锅炉采用室内布置,构架按抗地震烈度7度设计。炉膛(第一通道)、第二通道、第三通道均为膜式水冷壁结构。在第三通道后的水平烟道内依次布置前段蒸发受热面、三级过热器、二级过热器、一级过热器、后段蒸发受热面和省煤器,并在一二级过热器之间和二三级过热器之间分别布置了两级喷水减温器,用来调节过热器出口汽温。整个锅炉为支撑结构。2.1.1省煤器进口的管支撑与蒸汽侧设备锅筒内径为ue7881500mm,壁厚δ60mm,总长约为10460mm;锅筒两端球形封头均设有人孔,锅筒通过集中下降管支撑在支撑梁上,使其可向前、向两侧和向上自由膨胀。锅筒内部装置中一次分离装置为水下孔板;二次分离装置在锅筒顶部,采用波形板分离器和均汽孔板。为保证锅炉启动和低负荷运行时,不使锅炉排烟温度过低,故在锅筒蒸汽侧布置了一给水加热器,提高省煤器的进水温度。锅筒下部由集中下降管供水,下降管入口处为了防止产生漩涡而装有安全栅栏。为了保证蒸汽品质良好,锅筒内部装有加药管、连续排污管,并装有紧急放水管。2.1.2面深宽、炉室整个锅炉分为三个炉室。其中炉室I即为炉膛,其断面深×宽为4830mm×5880mm(按水冷壁中心线)。炉室Ⅱ为第二通道,其断面深×宽为3360mm×5880mm(按水冷壁中心线)。炉室Ⅲ为第三通道,其断面深×宽为2730mm×5880mm(按水冷壁中心线)。炉膛水冷壁、第二通道、第三通道、后部水平烟道两侧水冷壁均由膜式鳍片管子组成。水冷壁外设有刚性梁,整个水冷壁组成刚性吊箍式结构,水冷壁本身及其所属炉墙及刚性梁等重量均通过设置在侧壁下部集箱上的支撑脚自立。它的热膨胀以固定点为中心,向上方、下方、侧向呈放射性膨胀。2.1.3前蒸发和加热表面前段蒸发受热面管束共6排,每排由20根管子焊接在上下集箱上,并通过侧壁上部集箱支撑的吊杆吊挂,下部自由。2.1.4过热器管束的安装过热器由三级、二级和一级过热器组成,布置在水平烟道内,两级喷水减温器布置在一二三级过热器之间。饱和蒸汽由连接管引入一级过热器进口集箱,再进入一级过热器,蒸汽经过I级喷水减温器后引入二级过热器的进口集箱,再进二级过热器,然后经过Ⅱ级喷水减温器后进入三级过热器进口集箱,再进入三级过热器,最后进入过热器出口集箱。一二级过热器为逆流布置,三级过热器为顺流布置。过热器管束通过侧壁上部集箱支撑的吊杆吊挂,下部自由。蒸汽温度采用喷水减温器调温,按设计燃料额定负荷下的两级喷水减温调节幅度分别为24℃和47℃。2.1.5热面供水管的设置后段蒸发受热面设置在过热器的后方,由No.1、No.2、No.3的三段组成。向蒸发受热面的供水,是从锅筒经下降管来的连接管引到侧水冷壁下集箱,从那里分配到各蒸发受热面以及侧面水冷壁管。由蒸发受热面加热的饱和水集中到侧水冷壁上集箱,通过蒸汽连接管汇集到锅筒。蒸发受热面每组管屏共16排,各段蒸发器之间设有880mm的空间,以便维修。2.1.6煤器两侧水冷壁省煤器分三组布置,每组由48排管子组成。两组省煤器间都留有880mm检修空间,省煤器为逆流布置,省煤器两侧也设置了膜式壁结构,但此部分水冷壁仅作为支撑用,不参与水循环。在本省煤器的场合,给水的流向采用从上到下、再从下到上的反复循环方式。因此,即使在省煤器内部发生蒸发,为了推动管内气泡的流动,使从上往下的流速比从下往上的流速快。另外,省煤器也采用上述过热器、蒸发器相同的、从侧壁上部集箱用吊杆吊挂的结构。2.1.7空气横向冲刷本锅炉采用蒸汽空气预热器和直接式空气预热器,每台锅炉配组一次风、二次风空气预热器和直接式空气预热器,其受热面为螺旋翅片管。蒸汽在管内流动放热,空气横向冲刷。蒸汽空气预热器分二级,第一级把空气从20℃加热到140℃,第二级把上级的空气从140℃加热到220℃。一级空气预热器用低压蒸汽对空气进行加热,加热蒸汽压力为0.7MPa(g),加热蒸汽温度为200℃;二级空气预热器用锅炉的饱和蒸汽进行加热,加热蒸汽压力为5.25MPa(g),加热蒸汽温度为268℃。当垃圾热值低或锅炉低负荷时,则启用直接式空气预热器,把空气温度从220℃加热到300℃。2.1.8机械锤击式振打清灰系统本锅炉在蒸发受热面、过热器、省煤器等对流受热面的每一排管束都设有机械锤击式振打清灰装置,同时,在水平烟道的两侧墙上预留了两排激波吹灰孔。2.1.9烧烧材料的铺设及空冷墙的设计炉室和水平烟道均采用敷管式炉墙,炉墙外面有外护板。受热面穿墙部分均设有密封板和密封罩。炉膛部分第一通道四周均铺设了耐火浇注料。焚烧炉部分采用膜式水冷壁再打浇注料形成前后拱,两侧为耐火砖结构。在主燃烧段的周围部分,为了防止高温燃烧而引起耐火砖的损伤以及防止结渣,采用空冷墙。该空冷墙采用抑制空气漏入炉内的构造。为了便于焚烧炉的检查和维修,在焚烧炉的后壁设置检修门、监视窗,并在各部设置温度计,监视运行状况是否正常。2.1.1次风、二次风通风分为炉排进风(一次风)及焚烧炉进风(二次风)两部分。一次风一部分是从垃圾仓吸入,另有一部分风量进入炉排两侧空冷耐火砖墙,利用炉墙的蓄热加热后,再并入一次风风机,一次风风量为44600m3/h(标态),进入蒸汽空气预热器加热至220℃。二次风是从锅炉房吸入,风量为8785m3/h(标态),风温为20℃,分成前二次风和后二次风进入焚烧炉。当燃用高热值和设计热值垃圾时,二次风可采用20℃冷风入炉。当燃用垃圾热值为Qnet.v.ar=4187kJ/kg时,一次风需经过蒸汽空气预热器加热到220℃,再通过直接式空气预热器加热到300℃进入炉排,二次风需进入蒸汽空气预热器加热至220℃,再进入焚烧炉。2.1.1辅助燃烧和点火燃烧以轻油为燃料在炉室的侧壁设置1台辅助燃烧器,在炉室的后墙设置了1台点火燃烧器。辅助燃烧器和点火燃烧器均以轻油为燃料。当垃圾热值过低、水分过高、灰分过多时垃圾焚烧的稳定和烟气的燃尽极为困难,为确保达到垃圾焚烧处理的无害化、减量化和稳定化要求,减少消除对环境的污染,需启动辅助燃烧器。2.2墨水量热力计算汇总表(100%负荷,Qnet.v.ar=6700kJ/kg)如表1。喷水量:一级喷水量1t/h;二级喷水量:1.7t/h。2.2.3风压高度烟气侧总阻力为500Pa(锅炉本体);烟气侧总流量为76563m3/h(标态)(锅炉出口处)。一次风风量为44600m3/h(标态);二次风风量为8785m3/h(标态);进入空冷墙风量为10880m3/h(标态)。空气侧阻力:炉排阻力为1000Pa;一次风蒸汽空气预热器阻力为700Pa;二次风蒸汽空气预热器阻力为700Pa。3垃圾处理的压力炉排及液压系统、燃烧自动控制系统(ACC)等均为引进日立造船技术。推料器、干燥炉排、燃烧炉排和燃尽炉排的速度根据垃圾热值、垃圾处理量及燃烧工况由ACC系统自动调节。炉排的结构主要包括料斗、推料装置、炉排系统和排渣机,其中炉排系统包括干燥炉排、燃烧炉排、燃尽炉排和剪切刀(剪切刀设置在燃烧炉排上),在每级炉排之间的垂直方向上有落差。炉排下部布置十二个漏渣斗,漏渣斗下为落灰管及档板阀,与漏渣输送机连接。3.1炉排系统的设计垃圾在炉排上的焚烧过程如图2。垃圾由垃圾料斗经推料装置送到炉排,炉排呈向下倾斜状布置,由固定炉排梁和活动炉排梁交替组成。与垃圾向下运动的方向相反,活动炉排缓慢向上运动,从而能促进垃圾的翻滚和搅动,垃圾能较快地与灼热的燃烧物质混合,促进其干燥。垃圾燃尽的炉渣缓慢地向下移动至炉排的末端,通过灰渣斗和灰渣溜管排入出渣机。炉排的漏渣由漏渣输送机送到出渣机与炉渣一起排出。炉排系统的设计考虑了有效热辐射和气相流的有效利用,实现从高水分到低水分、低热值到高热值各类垃圾的完全燃烧。采用足够的焚烧炉容积,辐射热的利用具备良好的干燥垃圾效果,高温烟气和垃圾具有良好的混合效果,落差的设置使得焚烧炉具有良好的燃烧效率。3.2燃烧炉排系统炉排尺寸(长×宽)14.43m×5.08m,炉排面积73.3m2,炉排的机械负荷227kg/m2h。炉排的运动由液压传动装置驱动(如图3)。干燥炉排、燃烧炉排和燃尽炉排三级依次连接,组成了炉排系统,剪切刀设置在燃烧炉排上,在每级之间的垂直方向上有落差。燃料从一区域落下至下一个区域时,粘连的大块垃圾团被拆散,内部暴露,更多的干燥颗粒着火,并与周围垃圾混合。结果垃圾中的着火颗粒引起一连串连锁反应,干燥和燃烧过程的速率不断增加直至进入充分燃烧过程。另外,炉排梁往复运动促使垃圾充分混合和搅拌,确保垃圾完全燃尽和无害化。3.2.1垃圾焚烧烧砖法垃圾所含水分通常达到40%~60%,因此,只有去除垃圾中的水分,垃圾才能燃烧。垃圾的干燥过程如下:首先垃圾随着机械往复错列炉排缓慢运动时,垃圾被破碎;850~950℃的高温烟气和焚烧炉内砖墙的辐射热干燥垃圾;同时,温度预热至220~300℃的一次风气流,从炉排吹入焚烧炉进一步促进垃圾干燥;当垃圾温度超过200℃时,垃圾中挥发分析出,垃圾开始着火;最后着火区域覆盖垃圾整个表面。燃烧空气量和炉排速度相配合调节可在较宽范围内较精确地调节干燥过程。3.2.2有充分干燥的垃圾在干燥炉排上点燃的垃圾掉落到机械驱动的倾斜燃烧炉排面上。掉落的冲击拆散了团状垃圾,增加了垃圾与空气的接触面积,促进燃烧;而没有充分干燥的垃圾落在燃烧的垃圾上,有助于全部垃圾充分燃烧。由于炉排的往复运动,垃圾被破碎或剪切,有利于燃烧的扩散。燃烧过程中像纸和纸板之类的易燃物,首先开始燃烧,燃烧空气容易从该燃烧区域吹出,形成空气短路而阻碍了燃烧空气沿着炉床的均匀分布,引起垃圾不完全燃烧。本焚烧系统中采用往复错列炉排和剪切刀,可有效地防止这种情况的发生。设置剪切刀的炉排设备有助于垃圾的完全燃烧。3.2.3燃烧含水分蔬菜物垃圾主要可燃部分在燃烧炉排上燃烧,然而像木块、固状含水分蔬菜物尚未完全燃烧。与燃烧炉排一样,燃尽炉排也利用垃圾自重破碎未燃尽的团状垃圾,使其在燃尽炉排上得以完全燃烧。3.2.4剪切刀装置炉排系统突出的特点是与燃烧炉排组合在一起的炉排剪切刀装置(如图4)。剪切刀装置在焚烧高水分、低热值垃圾时尤其有效。剪切刀装置的扇形刀片安装于液压驱动的横轴上,剪切刀在非运行状态时,刀片的顶端与炉排面平齐。当被驱动螺杆顶起时,剪切刀切入或穿入垃圾料层,产生一系列效果:a.压碎、剪断、脱落和拆碎团块垃圾,改善其与燃烧空气的接触条件并防止结渣;b.料层密度分布均匀;c.燃烧空气分布均匀;d.封堵燃烧空气短路气流;e.有效地促进燃烧。3.2.5活动炉排梁的布置炉排由固定梁(F)和活动梁(M)支撑。为了防止垃圾与炉墙间接触引起的摩擦阻碍垃圾流动,靠近炉墙的两侧布置活动炉排梁,促进靠炉墙的垃圾顺畅运动。固定炉排梁和活动炉排梁交替布置。活动梁在固定于横梁的滑板上滑动。活动炉排梁按上下一定角度由液压驱动向上和向前运动,然后又回到初始位置。依靠炉排面的倾斜,垃圾在炉排上向前方移动,同时被向上推动。因这些运动对垃圾产生剪切效果(如图5),团块垃圾产生裂缝、破碎使燃烧空气变得容易穿越。4锅炉从机械抛运后的性能测试襄阳恩菲环保能源有限公司襄阳生活垃圾焚烧发电厂2台UG—400—34.3/4.0/400—W型400t/d往复炉排垃圾焚烧锅炉于2011年11月成功投运,2012年11月由机械工业锅炉及产品质量监督检测中心对2#炉进行了锅炉热工与环保性能测试。测试时入炉垃圾的元素分析如表2。4.2测试结果的数据总结(1)热工性能测试数据汇总如表3。(2)环保性能测试数据汇总如表4。5锅炉负荷能力及反平衡效率测试结果无锡华光锅炉股份有限公司采用引进技术研发的UG—400—34.3/4.0/400—W型400t/d往复炉排垃圾焚烧锅炉在襄阳恩菲环保能源有限公司襄阳生活垃圾焚烧发电厂投运以来能够连续稳定、安全高效运行。测试结果表明:(1)锅炉具有很强的超负荷能力:锅炉折算蒸发量37.43t/h超过设计值(34.3t/h)、垃圾平均热值4760kJ/kg时的垃圾折算日处理量为622t/d,大大超过设计值(400t/d);(2)锅炉实测反平衡效率80.66%,超过设计值(80.1%)、炉渣热灼减率为1.85%;(3)烟气在温度850℃的停留时间2s;(4)各项烟气排放指标均优于国家标准(GB18485—2001),其中二恶英类0.04ngTEQ/m3低于欧盟标准(0.1ngTEQ/m3)。1.2垃圾的热值设计Car=16.92%;Har=2.98%;Oar=7.45%;Nar=0.8%;Sar=0.2%;Aar=19.3%;War=52.35%;Vdar=30%;Qnet.v.ar=6700kJ/kg(设计垃圾热值);垃圾最高热值为8372kJ/kg,垃圾最低热值为4187kJ/kg。2.1剩余锅炉结构2.2.1计算热容量的总结2.2.2综合水阻力mcr模式过热器蒸汽阻力:1.25MPa省煤器水阻力:0.3MPa4.1在测试期间，对炉中垃圾元素进行分析作为引进技术项目取得了理想的效果,为200~600t/d系列往复炉排垃圾焚烧锅炉产品的推广应用起到很好的示范效应。

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