200t／d垃圾焚烧锅炉改造综述.pdf

节能与改造 2 0 0 t ／ d垃圾焚烧锅炉改造综述 2 7 文章 编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 2 【 l 一 2 7 - 0 3 2 0 0 t ／ d垃圾焚烧锅炉改造综述 唐国勇 ， 廖红星 1 ． 无锡华光锅炉股份有限公 司， 江苏 无锡 2 1 4 0 2 8 ； 2 ． 珠海垃圾发 电厂，广东 珠海 5 1 9 0 1 5 摘要 珠海市垃圾发电厂的 3 2 0 0 t ／ d垃圾焚烧锅炉于2 0 0 0年7月正式投入使用， 由于 当时国内垃圾焚烧技术刚起步， 该厂的焚烧系统和烟气处理系统难以达到现行的国家相应标 准， 污染物排放一定程度_ L 超标。为确保生活垃圾无害化处理达标， 2 0 1 0年该厂对垃圾焚烧锅 炉及烟气处理设备进行技术改造 ， 主要介绍锅炉技术改造方面的内容。 关键词 垃圾焚烧 ； 锅炉 ； 改造 中图分类号 T K 2 2 9 文献标识码 A S u mm a r y f o r t h e Re n o v a t i o n o f 2 0 0 t ／ d M u n i c i p a l S o l i d W a s t e I n c i n e r a t i o n Bo i l e r T ANG Gu o y o n g ，LI AO Ho n g x i n g 1 ．Wu x i H u a g u a n g B o i l e r C o ． L t d ， Wu x i 2 1 4 0 2 8 ， C h i n a 2 ． Z h u h a i Wa s t e I n c i n e r a t i o n P o w e r P l a n t ，Z h u h a i 5 1 9 0 1 5 ， C h i n a 第一 作 者 唐 国 勇 1 9 5 6一 ， 无锡华光 锅 炉股 份 有 限公 司 副总工程师， 高级工 程师， 1 9 8 2年锅炉专 业毕业 ， 毕业后一直 从 事 锅 炉 设 计研 发 工作。 Ab s t r a c t Z h u h a i Wa s t e I n c i n e r a t i o n P o w e r P l a n t 32 0 0 t ／ d h a d b e e n p u t i n t o o p e r a t i o n s i n c e J u l y ， 2 0 0 7 ．A t p r e s e n t ，t h e p o l l u t a n t s e mi s s i o n o f t h e MS W i n c i n e r a t i o n s y s t e m a n d fl u e g a s d i s p o s a l s y s t e m h a s e x c e e d t h e r e q u i r e me n t s o f t h e s t i p u l a t e d s t a n d a r d s o f Ch i n a ，d u e t o t h e i n f a n c y o f t h e t e c h n o l o g y o f MS W i n c i n e r a t i o n i n o u r c o u n t r y a t t h a t t i me ．I n o r d e r t o e n s u r e s Me t v d i s c h a r g e o f t h e MS W I mi l e r ． t h e t e c h n i c a l r e n o v a t i o n t o t h e mu n i c i p a l s o l i d w a s t e i n c i n e r a t i o n b o i l e r a n d fl u e g a s d i s p o s a l e q u i p me n t wa s c a r r i e d o u t a t Z h u h a i W a s t e I n c i n e r a t i o n P o w e r P l a n t i n 2 0 1 0，t h e t e c h n i c al r e n o v a t i o n o f t he b o i l e r wa s i nt r o d uc e d． Ke y wor d sM SW i nc i ne r a t i o n；bo i l e r；r e no va t i on 0概述 珠海市垃圾发电厂是我 闫第 一座 自主设计 、 关 键设备引进的垃圾发 电厂。陔厂 的 3台 2 0 0 t ／ d垃 圾焚烧锅炉由无锡华光锅炉股份有限公 司 原 无锡 锅炉厂 设计 制造。锅炉采用美 罔 T e m p o l ’ l l a P o w e r 公司的垃圾焚烧技术和美 D e t r o i t S r o k e r 公司的四 阶梯顺推式往复炉排 J ， 于 2 0 0 0年 7月正式投入使 用 ， 目前 每 天 焚烧 垃 圾 6 0 0多 吨 ， 每 年 处 理 垃圾 2 2 ． 4 4万吨 ， 占全市 日常产生垃圾 的 5 0 ％ 以上 ， 有效 解决 了珠海市垃圾 的出路 问题 ， 为珠海城市垃圾处 理作 出了很大的贡献。 1 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／ 余热锅炉系统及十式除酸／ 静电除尘系统 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 9 - 2 2 后因资金问题取消了净化塔 的组合方式， 符合 当 时国际流行做法， 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 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 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 ≥8 5 0 ℃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 1 0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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 1 期 总第 1 3 1期 膛温度偏低 ， 炉膛出口温度仅有 5 2 0 c c 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 ； 4 未配置布袋除尘器和净化塔。 2 垃圾焚烧锅炉改造的总体 目标 理论和实践表明 ， 锅炉烟气在温度高于 8 5 0 o C 区域停 留时间大于 2 S 时 ， 可大大降低各类烟气污 染物的生成量 ， 尤其是二恶英类物质可基本高温分 解； 选用布袋除尘器及活性炭吸附装置可大大降低 烟气污染物排放量及去除烟气在低温段重新合成的 二恶英类物质的生成量， 理想情况下， 选用布袋除尘 器及 活 性 炭 吸 附 装 置 ， 二 恶 英 去 除 率 可 达 到 9 9 ． 9 ％ 。 为了确保生活垃圾无害化处理达标 ， 珠海垃圾 发电厂进行了4个方面的改造 一是将静电除尘器 改为布袋除尘器； 二是增加二恶英去除设备， 减少焚 烧过程中二恶英气体的污染危害； 三是增加酸性气 体去除设备； 四是对垃圾焚烧锅炉进行技术改造， 提 高炉膛 出口烟温 。通过改造 以实现下列 目标 1 使锅炉烟气在高于 8 5 0 的区域停留2 S 以上， 达到 生活垃圾 焚烧污染控制标准 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 的要求 ； 2 使锅炉排烟温度 、 过热蒸汽温度 和压力、 锅 炉工作压力及锅炉垃圾处理能力达到设计参数 ； 3 使锅炉进料口宽度与炉膛的宽度基本一 致 ， 料层厚度满足燃烧要求 ； 4 使垃圾焚烧锅炉系统污染物排放达到 生活 垃圾焚烧污染控制标准 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 的要求。 本文主要介绍锅炉改造方面的内容。 3 锅炉改造的主要内容 原锅炉炉膛温度不高的主要原因是炉膛下部水 冷度太大 ， 为此将炉膛下部改为绝热结构， 以提高炉 膛温度。具体措施为将炉膛四周标高 l 9 ． 6 7 m以下 的水冷壁拆除用重型炉墙代替， 使此部分炉膛变为 绝热炉膛 ， 并将炉膛下部卫燃带提高到标高 2 2 ． 4 8 5 m处 ， 耐火浇注料厚度 由6 0 m m增加到 1 6 0 m m。根 据炉膛结构标高 2 2 ． 4 8 5 m 以下为烟温高于 8 5 0 o C 的区域 炉膛烟气上升速度为 3 m ／ s 。锅炉改造 完毕后可以达到 生活垃圾焚烧污染控制标准 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 中规定的锅炉烟气在不低于 8 5 0 ℃的高温区域停留时间 ≥2 s 的要求 。由于垃圾焚 烧时其原始组成中含有大量塑料制品， 会生成具有 很强腐蚀能力的 H C I ， 按有关金属高温腐蚀曲线 见 图 1 ， 为避免过热器管子的高温腐蚀 ， 确保锅炉安 全可靠运行 。 垃圾焚烧锅炉的炉膛 出口烟温宜控制 在 7 0 0～7 5 0℃范围， 而本锅炉改造后炉膛出口烟气 温度经计算为6 9 4 c I二 见表 1 。锅炉改造方案如图 2 腐 蚀 速 度 0 1 O O 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 o o 图 1 金属高温腐蚀曲线 表1 锅炉热力计算汇总表 金阍啭温／ ℃ 注 理论燃烧温度 1 0 4 3℃，额定蒸发量 1 0 ． 5 h 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 节能与改造 2 0 0 t ／ d垃圾焚烧锅炉改造综述 ● ．．． ． 帽带 鲁 ‘ 鸯 、 f A l _ -- 一 1A 8 ，1 l 霞 萎营 ≥ 1 l 劳 r 』 l 譬产 碰 l I J i ～ 、 ● ＼ _ ＼盟 ＼ 锅炉规范 a ．锅炉额定蒸发量l O ． 5 b ．额 定蒸汽压力 2 ．5 71k ,fl p a c ．额定蒸汽温度 3 7 0℃ d ． 给水温度 1 2 1 ℃ e 塌 炉设计燃料 城市生活垃圾 低位发热值QII％ 田 5 0 6 6 k J ／ k g C 垃圾处理量2 0 0 g锅炉整体水压试验压力4 ． 8 2 MP a 5 0 1 1 0 图2 锅炉改造总图 3 ． 1 锅炉炉膛 受压部件 包括水冷壁 、 集箱 、 下降 管 改造 将炉膛水冷壁标高 1 9 6 7 0 mm以下水冷壁割除 后与新制作的水冷壁管屏对焊 ， 管屏 下部 与新制作 的水冷壁前后集箱及两侧集箱对接焊。在水冷壁标 高 1 9 3 0 0 m m处两侧墙预 留两个烟温测量孔 ， 该标 高以下为烟气高温区。由于集箱上移， 集中下降管 与分散下降管作相应调整。 3 ． 2 钢架、 外护板改造 钢架及护板主要为 了下部炉墙的支撑 ， 炉墙下 部用两根截面积为 4 0 0 m m X 3 0 0 m m的梁作为炉墙 的支承件 ， 梁下部用两个经过加强的支撑焊接在 Z 2 及 z 3柱上 ， z 3部位 的支撑安装 时要将运转层平 台 割开 ， 待安装结束后再复焊。原标高 1 7 5 0 0 mm处 的水冷壁刚性梁割下后不作 回用 ， 新刚性梁 与侧包 墙处的刚性梁现场固结后恢复原状。钢架改造施工 完毕外护板的制作安装一定要注意密封， 以减少锅 炉各受热面处 的漏风 ， 一方面提高锅炉热效率 ， 另一 方面减少对周围环境及运行人员身体的影响。整个 施工结束 ， 对改造部位 加料装置 、 炉膛和过热器等 部位 进行漏风试验 ， 要求做到完全密封。 3 ． 3 过热器改造 在原过热器上部加装一组过热器 ， 原过热器管 割断后与新制作的蛇形管束对接 。后包墙部穿管处 现场开孔， 过热器进口集箱固定于标高 2 4 8 1 6 m m 处 ， 就位后与蛇形管对接焊 。 3 ． 4 料斗及加料装置改造 料斗改造时考虑到土建梁的情况． 上部进料口 至料斗门部位不作改动， 仅对最下面一级料斗进行 改造， 将料斗沿角焊缝剖开后。 将新制作的开好坡口 的钢板接进去， 使料斗底部沿宽度方向加大了 6 4 0 m m。加料装置沿中心线现场剖开 ， 将新制作的前端 板、 后端板等部件嵌进去焊好。推料板两侧各加宽 3 2 0 m m， 现场焊好后磨平。 3 ． 5 二次风管改造 二次风管在原有风管的基础上接长了长度不等 的 4 , 1 o 8 m m 4 m m的 1 C r l 8 N i 9 T i 管子。母管下部 用支架支撑在护板上。前拱部位上部 的标高为 1 5 4 0 1 mm 处 的风管要求安装 时向下旋转 1 0 。 再 固 定 ， 接长的支管与护板连接处适当固定与密封 。 3 ． 6 炉墙金属件及炉墙改造 炉墙金属件改造待护板安装就位后进行 ， 托砖 架、 拉钩、 抓钉等安装时要严格按图施工。施工结束 后紧接着砌筑炉墙 ， 炉膛两侧为重型炉墙 ， 用耐火砖 加保温砖等砌筑 ， 前后拱处用耐火浇注料浇注。炉 膛下部卫燃带标高从 1 9 4 8 5 mm提高 11 2 2 4 8 5 mm， 耐火浇注料厚度 由 6 0 m m增加 到 1 6 0 m m， 选用 热 阻大的耐火材料以提高绝热度。这样在标高 2 2 4 8 5 m m以下炉膛将维持高温 ， 烟气在 8 5 0 o C高温 区停 留时间超过 2 s 。 4 锅炉改造后的运行情况 下转第 3 4页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 1 期 总第 1 3 1 期 t o 冷风温度 ， 2 0℃ 改造后排烟过量空气系数和冷风温度都不发生 变化 ， 将 o t 。 和 代人到公式中去 g 2 0 ． 0 5 1 6 1 5 t 。 一2 0 ％ 对 q 2 求导得 q 20 ． 0 5 1 6 1 5 ％。当 t 。 下降 了 1 2～ 1 5℃ ， 即 t 。 一 2 0 下降 1 21 5℃， 使锅炉效率 上升 0 ． 6 1 9 ％ 一 0 ． 7 7 4 ％。 锅炉热效率平均提高 0 ． 6 9 6 5 ％ ， 每小时节煤量 为 1 4 0 k g ／ h 。详细数据见表 4和表 5 。 表 4 经济效益计算 1 表5 经济效益计算 2 8结语 从上述分析可得 出以下结论 1 在锅炉设计时， 应充分考虑设计煤种的特 性 ， 选择合理的受热面布置方式及结构特性 ， 从而可 减轻受热面的积灰程度。 2 受热面管束在选择合适 的错列或顺利布置 方式后 ， 再采用适 当的吹灰装置 ， 运行时定期吹灰 ， 这样能取得较好的清灰效果。 3 经过计算分析 ， 顺列布置改成错列布置不 会产生因磨损增加和烟气流动阻力升高而影响锅炉 上接第 2 9页 锅炉改造施工于 2 0 1 0年 9月初完毕并开始烘 煮炉 ， 9月底冲管结束 ，1 0月 1 5日 一1 9日顺利完 成 9 6小 时整套 设备 试 运行 ； 停 炉 消缺完 毕 后 于 2 0 1 0年 1 0月 2 3日重新并 网， 2 4日J 顺利完成 2 4小 时整套试运行。 锅炉改造后锅炉燃烧情况得到了很大 的改善 ， 锅炉炉膛温度稳定 ， 烟气在 9 0 0一l 0 0 0℃ 区域停留 时间大于 2 s ， 炉膛出口温度在 7 5 0～ 8 0 0℃ ， 垃圾焚 烧充分 ， 燃尽率高。经检测 HC 1 的排放浓度小于 1 0 m g ／ m 标态 ， 二 恶英类 的最高排放 浓度为 0 ． 0 7 n g T E Q ／ m ， S O 2的排放 浓度 小 于 5 0 m g ／ m 标 态 ， 都大大优于 生活垃圾焚烧污染控制标准 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 要求的排放限值 ， 有 的甚至优于 欧盟 2 0 0 0标准要求。 运行的现象 。 4 省煤器结构 改造后 ， 为锅炉安全稳定 运行 创造 了良好的基础 ， 同时也能带来较好的节能效益。 瞄 参考资料 [ 1 ] 中国动力工程学会． 火力发 电设备技术手册 第一卷 锅炉[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 陈学俊， 陈听宽．锅炉原理上下册[ M] ．北京 机械工业 出版社 ． 1 9 8 1 ． 当然 ， 锅炉改造后还存在炉膛温度偏高 ， 炉墙容 易结焦； 锅炉排烟温度偏高对尾气净化的效率造成 影响以及面式减温器调节汽温滞后等不足， 有待进 一 步完善。 5 结语 珠海垃圾发电厂垃圾焚烧锅炉改造实施后的运 行结果表 明这 次改造是成功 的，锅 炉炉膛温度 稳 定， 各污染物的排放浓度都优于 生活垃圾焚烧污 染控制标准 G B 1 8 4 8 5 --2 0 0 1 要求的排放限值。 珠海垃圾焚烧锅炉的改造成功也为国内垃圾焚烧技 术的发展提供了宝贵经验 。 参考文献 [ 1 ] 唐国勇， 邢培生．2 0 0 t ／ d城市生活垃圾焚烧锅炉简介 [ J ] ．工业锅炉。 2 0 0 0 3 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m