國產(chǎn)高蒸汽參數(shù)垃圾焚燒鍋爐的設計

1、余 熱 鍋 爐 2 0 0 2 ． 27國產(chǎn)高 蒸汽參數(shù)垃圾 焚燒鍋 爐的設 計 杭州 鍋爐集 團有 限公 司梁 宏 摘 要 作為垃圾 焚燒處理的 關鍵 設備 之一 ，垃圾 焚燒鍋 爐 因其 燃料 的特 殊性 ，其 結構的設計也 有著與一般余 熱鍋 爐不 同的特點 。合理地布 置受熱面 以達到 高蒸汽 參數(shù) ，以及 防腐蝕措 施的運 用都是 至關重要 的 。關鍵 詞 垃圾 焚燒鍋 爐 高蒸汽參數(shù) 過熱器 高溫腐蝕 1前 言 隨著城 市經(jīng)

2、濟建設 的持續(xù) 發(fā)展和人 民生 活水 平 的不 斷提高 ，生 活垃圾 的無害化處理 已成 為一個 迫在眉睫 的社會 問題 。垃圾 的焚 燒處 理技術具有無 害化效果好 、減量化程度 高 、可 回收能源用于發(fā) 電等優(yōu) 點 ，近年來得 到了越來越 多的應用 。垃圾 焚燒 鍋爐 ，作 為 焚燒 垃圾余 熱的熱量轉(zhuǎn)換裝 置 ，在焚燒發(fā) 電 廠中是關鍵 的設備 ，其性 能好 壞直接影 響到 整個 焚 燒 廠 運 行 。垃圾 焚燒 鍋爐 因其燃 料

3、 的特殊性 ，決定 了其結 構 上 有 著 不 同于 一 般 余 熱 鍋 爐 的特 點。在此類 鍋爐的設計 中 ，本人認為需解決 以下幾個 問題 ：( 1 )鍋爐應具有 良好的調(diào)節(jié) 能力以適 應 不 同成 分 和 熱 值 的 垃 圾燃 燒 工 況 ；( 2 )選用合 適的材料及采取有 效措施 以減 少高溫腐蝕和低 溫腐蝕 的發(fā)生幾 率 ； ( 3 )在保證使 用壽命和安全 運行 的前提下 ，盡 可 能提高蒸 汽參數(shù) ，以提 高發(fā) 電效率

4、 ，實 現(xiàn)資 源 回收利用 的最大化 ；( 4 )采用可靠 的密 封 裝 置 ，避免有 害煙氣外 泄 ，造成對環(huán)境 的二 次 污 染 2 鍋 爐 概 況 及 設 計 特 點 2 、 1主要參數(shù) 圖 1 所 示 為 一 臺 與 日處 理 2 2 5噸 垃 圾 的 往復式 焚 燒 爐 排 配套 的余 熱 鍋 爐 的設 計 方 案 。該 垃 圾 焚 燒 鍋 爐 可 適 應 低 位 熱 值 在 4 0 0 0 K J ／ k g至 7 5 0

5、0 K J ／ k g之 間 ，水 分 低 于 6 0 ％ 的不 同組 份 的 生 活 垃 圾 ，表 1 為 垃 圾 元 素分析數(shù)據(jù) 。表 1 垃 圾 元素 分 析 數(shù) 據(jù) ＼ ＼、 、 ＼收 到基成 分 CHNSO灰 分 水 分 ＼ 、低 位熱 f f 【( K J ／ k g )＼7 5 0 0 ( 最 高 )l 8 ． 0 92 ． 6 70 ， 7 4O ， l 11 3 ， 8 51 7 ， 6 24 6． 9 24 0

6、 O O ( 最 低 )1 2 ． 1 21 ． 4 2O ， 7 3O． 1 59 ． 2 82 5 ． o 65 1 ． 2 45 8 0 0 ( 設 汁 點 )1 5 ． 4 22 ． 3 9O ． 6 9O ， l 2l 2 ． 2 l2 1 ． 7 74 7 ． 4 0維普資訊 http://www.cqvip.com 余 熱 鍋 爐 2 0 0 2 ． 29從上述 數(shù)據(jù)來 看 ，采 用 3 ． 8 2 M P a( G )。

7、4 5 0 ~ C 的高蒸 汽參 數(shù) ，對 于垃圾 焚 燒 鍋爐 來 說 ，是一個 具有挑 戰(zhàn)性 的方 案。 目前 ，國內(nèi)外 已投入運 行 的垃圾焚燒 電廠的鍋爐參數(shù)大 部分 在 3 ． 8 2 M P a ( G) ，4 0 0 ~ C的水 平 以下 ，這其 中主要 是 因 為過熱 器 的高溫 腐蝕 問題 。為 了使 這樣 一 臺高蒸汽參 數(shù)的垃圾焚燒鍋爐 實現(xiàn) 長期安 全穩(wěn)定運行 ，本設 計方案 中考慮 了受熱 面 的布 置 方 式

8、 、材料 選 用 等 多種 措 施 ，以下作 一簡要介紹 。2 ． 2 結 構 特 點 該鍋爐 為單鍋筒 自然循 環(huán)形式 ，由三個 垂直膜 式水 冷壁 通 道 和一 個 垂直 鋼 煙道 組 成 。考 慮 需 達 到 國家 環(huán) 保標 準 ( G W K B 3—2 0 0 0 )所要求 的煙 氣在 8 5 0 ~ C 及 以上 的溫度 中停 留 2 秒 以上 的指標 ，針 對 國 內(nèi)高水 分 、低熱值 的垃圾特點 ，第一 通道 的下半部設

9、計 成絕熱爐膛 ，并采用 了優(yōu) 化設計 的前后拱形 狀 ，使燃燒 區(qū)始終保持較 高的溫度 。燃燒室 的 出 口處 布置 了前后兩排 二次風噴嘴 ，加強 了氣流 的擾 動 ，并保證未燃 氣體實現(xiàn)充分燃 燒 。為 了使低 熱值 的垃 圾在 8 5 0 ~ C 及 以上 的 溫度 中停 留 2 秒 以上 ，燃燒室 上部 安裝 了一 臺輔助燃燒 器 ，可在煙溫 降低時 自動投入 。如何經(jīng) 長時 間運行 而不使受熱面 因污染 而降低傳熱性 能 ，

10、是受 熱面設計 的關鍵 。為 盡量減少 管束間 的灰堵 問題 ，鍋爐采用 了少 布置對 流 受 熱 面 ，多 采 用 輻 射 受 熱 面 的形 式 ，第一 、二通道 四面全 為膜式水冷壁 ，將 過熱器 布置在第三通道 ，且 四周也是水冷 壁 包圍 ，以達到有效 的輻射 傳熱效果 ，使進 入 過熱器 的煙氣溫度 降低 到允許 的范 圍內(nèi)。并 將省煤器 和煙氣空氣預 熱器布置在鋼制 的第 四通 道 中 。2 ． 3 過熱器 的布置特點 鍋爐

11、 的過熱器 布置在第三煙道 中 ，分為 高溫 、中溫和低溫 三級 加上 吊掛管盤管 共五 組 ，管系均采用順 列布置 ，煙氣 自下 向上沖 刷管組 ，以便 讓煙氣 中的灰塵 充分分離 ，從 而 防止管 間的灰堵現(xiàn)象 。另外 每組管束 間分 別設置 了吹灰器 ，進行定期 吹掃 ，以避免 灰 塵 的粘 附 。由于垃圾 的來源與構成是 十分復雜 和多 變 的 ，造 成 燃 燒 工 況 的脈 動 。但 鍋 爐 產(chǎn) 生 的 蒸汽是供汽 輪機組發(fā)

12、電的過熱蒸 汽 ，它 的壓 力 和溫度的允許 波動范 圍較小 。為 了解決 這 二者之 間的矛 盾 ，既 滿足 垃圾 的正 常焚 燒 ，又滿 足發(fā)電要 求 ，我們在三級 過熱器 中間設 置 了 二 級 噴 水 減 溫 。 同時 為 了 避 免 過 熱 器 的 壁溫 過高 ，高溫級過熱器采用 了順流布置結 構 。為了達到 4 5 0 ~ C的蒸 汽 溫度 ，過熱 器 的 受熱 面積相 對于 4 0 0 ~ C的方 案需 有一 定 程度 的

13、增 加 。根據(jù)熱力計算 的結 果 ，在高溫過熱 器前 ，將 吊掛管延伸下來成 為數(shù)排盤管 ，該 布置方式使 吊掛管成 為附加 的低溫過熱器受 熱 面 ，并充分吸收熱量 以進 一步降低進入 高 溫級過 熱 器 的 煙 氣 溫 度 ( 低 于 7 0 0 ℃) 。此 外 吊掛管延伸 出來 的盤管還 阻擋 了從第二 煙 道 拐彎 1 8 0 ~ C 后進 入第 三煙 道 的煙氣 ，煙 氣 經(jīng)過盤 管 后 可 以均 勻 地 進 入 高 溫 過熱

14、 器 區(qū) 域 。如取消該盤管 ，煙氣 拐彎后 因離心 力產(chǎn) 生 的偏 流 現(xiàn) 象將 使 得 高 溫 過 熱 器 受 熱 不 均 勻 ，同時靠近第三 煙道后墻 的部分更容 易磨 損 。如果不采用這樣 的吊掛管盤管方案 ，也 可采用在高溫過熱器 前加 蒸發(fā)管 束的方法 解 決煙氣偏流 問題 。但 增加 的蒸發(fā)管 束使 得整 個 鍋 爐 的水 循 環(huán) 系統(tǒng) 更 為 復 雜 ，且 容 易 帶 來 因循環(huán)停滯造成管 內(nèi)汽水 分層 ，從 而影 響鍋