垃圾焚燒爐爐墻結(jié)構(gòu)型式選擇探討

廖紅星

摘 要：本文通過總結(jié)珠海市垃圾發(fā)電廠1#焚燒爐的兩次改造，分析了1#焚燒爐兩種不同爐墻結(jié)構(gòu)的特性，為垃圾焚燒爐爐墻結(jié)構(gòu)型式選擇提供一定的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒爐；爐墻；改造

1 珠海市垃圾發(fā)電廠概況

珠海市垃圾發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模為：垃圾處理量3×200噸/天，裝機(jī)容量6MW，投資約2億元。2000年7月建成投產(chǎn)，是我國(guó)第一座自主設(shè)計(jì)、以國(guó)產(chǎn)設(shè)備為主的垃圾發(fā)電廠。當(dāng)時(shí)為保證珠海市垃圾發(fā)電廠技術(shù)的先進(jìn)性及節(jié)省投資，確定的技術(shù)方針是：除關(guān)鍵設(shè)備爐排進(jìn)口美國(guó)Detroit Stroker公司，余熱鍋爐引進(jìn)美國(guó)技術(shù)國(guó)內(nèi)制造外，其余設(shè)備全部為國(guó)產(chǎn)設(shè)備。全廠采用了先進(jìn)的DCS系統(tǒng)。Detroit Stroker公司的爐排為四級(jí)階梯順推式往復(fù)爐排。珠海市垃圾發(fā)電廠的實(shí)踐證明，當(dāng)時(shí)的技術(shù)方針是正確的：國(guó)外建設(shè)垃圾發(fā)電廠的投資一般為100萬元/噸，國(guó)內(nèi)有些地方引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的投資為70萬元/噸，而珠海市垃圾發(fā)電廠的投資僅為34萬元/噸。電廠投運(yùn)至今已超過15年，每年處理垃圾22萬噸，為珠海城市生活垃圾無害化處理做出了重要貢獻(xiàn)。

2 珠海市垃圾發(fā)電廠鍋爐簡(jiǎn)介

珠海市垃圾發(fā)電廠使用無錫華光鍋爐股份有限公司（即原無錫鍋爐廠）與美國(guó)合作開發(fā)的200t/d垃圾焚燒鍋爐。鍋爐總體方案由美國(guó)Tampella Power公司提供，爐排進(jìn)口美國(guó)Detroit Stroker公司的四級(jí)階梯順推式往復(fù)爐排，鍋爐的具體設(shè)計(jì)由無錫華光鍋爐股份有限公司承擔(dān)，并負(fù)責(zé)鍋爐設(shè)備的制造。鍋爐型號(hào)：UG-200-10.5/2.57/370-W，技術(shù)參數(shù)：額定蒸發(fā)量10.5噸/時(shí)；額定壓力2.57MPa；額定溫度370℃。整個(gè)鍋爐分為三個(gè)爐室，其中爐室Ⅰ為燃燒室，爐室Ⅱ?yàn)槔鋮s室，爐室Ⅲ過熱器室。

該鍋爐于2000年初開始正式投產(chǎn)，由于投運(yùn)初期珠海生活垃圾熱值偏低（低于5024kj/kg）運(yùn)行過程中存在以下不足：1.鍋爐膜式水冷壁延伸至爐排部位，燃燒室區(qū)域絕熱不好，對(duì)垃圾的穩(wěn)定燃燒很不利，同時(shí)造成爐膛出口溫度低，爐膛出口溫度僅有520℃左右，需靠投油才能滿足環(huán)保要求，鍋爐的運(yùn)行成本很大。2.鍋爐進(jìn)料口寬度比爐膛寬度窄，垃圾進(jìn)入爐膛后爐排兩側(cè)垃圾很少或幾乎沒有，造成此處穿風(fēng)嚴(yán)重，影響了垃圾的燃燼。3.由于垃圾燃燒不充分，爐膛溫度偏低，造成鍋爐排煙溫度、過熱蒸汽溫度和壓力以及垃圾處理能力達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求，鍋爐運(yùn)行效率偏低。為此我廠于2008年和2013年委托無錫華光鍋爐股份有限公司進(jìn)行了鍋爐相關(guān)技術(shù)改造，本文重點(diǎn)介紹兩次改造爐墻不同的結(jié)構(gòu)特性。

3 1#垃圾焚燒爐第一次改造時(shí)選用的爐墻結(jié)構(gòu)

3.1 爐墻的結(jié)構(gòu)和類型

為提高爐膛溫度，確保煙氣在高于850℃高溫區(qū)域停留時(shí)間超過2秒和使垃圾穩(wěn)定燃燒，采用重型爐墻代替原膜式水冷壁輕型爐墻。具體做法是：將爐膛四周標(biāo)高19670mm以下的水冷壁拆除用重型爐墻代替，使此部分爐膛變?yōu)榻^熱爐膛，并將爐膛下部衛(wèi)燃帶提高到標(biāo)高22485mm處，耐火澆注料厚度由60mm增加到160mm。爐墻金屬件改造待護(hù)板安裝到位后進(jìn)行，托磚架、拉鉤、抓釘?shù)劝惭b時(shí)要嚴(yán)格按圖施工。爐墻金屬件施工結(jié)束后緊接著砌筑爐墻，爐墻兩側(cè)為重型爐墻，用耐火磚加保溫磚等砌筑，前后拱處用耐火澆注料澆注。爐膛下部衛(wèi)燃帶從標(biāo)高19485mm提高到標(biāo)高22485mm，耐火澆注料厚度由60mm增加到160mm，選用熱阻大的耐火材料以提高絕熱度。（見圖1）

圖1重型爐墻結(jié)構(gòu)

3.2 存在的問題

焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級(jí)爐排）上方1米左右的兩側(cè)爐墻容易結(jié)焦，結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)垃圾都無法通過，導(dǎo)致被迫停爐打焦，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運(yùn)行。焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級(jí)爐排）區(qū)域兩側(cè)爐墻容易倒塌，前拱爐墻容易跨塌，嚴(yán)重影響鍋爐的正常運(yùn)行，焚燒爐維護(hù)成本很高。

4 1#垃圾焚燒爐第二次改造時(shí)選用的爐墻

4.1爐墻的結(jié)構(gòu)和類型

隨著人們生活水平的提高珠海生活垃圾熱值已提高至6700-8374 kj/kg，主燃燒室區(qū)域絕熱兩側(cè)爐墻容易結(jié)焦，因此1#垃圾焚燒爐第二次改造時(shí)選用膜式水冷壁輕型爐墻（見圖2），具體做法是：待膜式壁等安裝到位后，在膜式壁向火側(cè)布置耐火金屬件，然后在膜式壁上澆注80mm（管子中心線算起）厚的耐火澆注料，為保證焚燒爐的密封性，與爐排交界處膜式壁澆注160mm（管子中心線算起）厚的耐火澆注料，澆注料根據(jù)圖紙要求及耐火材料供貨商的要求預(yù)留縱向和橫向的膨脹縫，原焚燒爐爐墻與膜式壁爐墻接合部位采用迷宮式密封結(jié)構(gòu)，由上而下需保持齊平，和膜式壁爐墻保持圖紙要求的間隙，并在間隙中填充硅酸鋁纖維繩或硅酸鋁纖維棉等材料，以保證爐墻位置的密封及自由膨脹。

圖2膜式壁輕型爐墻

前拱爐墻將原分體式抓釘更換為材質(zhì)為06Cr25Ni20 “Y”型一體式抓釘，并增加錨固磚重新澆注耐火澆注料 （見圖3）。

圖3前拱錨固件布置圖

4.2 存在問題

焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級(jí)爐排）上方1米左右的兩側(cè)爐墻仍有輕微結(jié)焦，但不至于出現(xiàn)垃圾都無法通過和被迫停爐打焦的現(xiàn)象。三級(jí)爐排上方的后拱爐墻容易掛焦。前拱爐墻容易被沖擦磨損，導(dǎo)致金屬件和錨固磚端部裸露。

5 兩種爐墻的比較

表1兩種爐墻的比較

爐墻類型 耐火磚重型爐墻 膜式壁輕型爐墻

由上表可知，在投資、施工和維護(hù)方面，膜式壁輕型爐墻明顯優(yōu)于耐火磚重型爐墻，在煙氣污染物排放、垃圾焚燒和爐膛溫度方面兩種爐墻均無影響。

6 結(jié)語

在垃圾熱值低于5024kj/kg時(shí)垃圾焚燒爐主燃燒室區(qū)域宜采用絕熱爐墻結(jié)構(gòu)以確保垃圾穩(wěn)定燃燒維持爐膛高溫為主。當(dāng)垃圾熱值達(dá)到6700-8374 kj/kg時(shí)膜式壁輕型爐墻是可以用在垃圾焚燒爐主燃燒室區(qū)域的，不會(huì)因爐膛下部水冷度太大造成爐膛溫度低和垃圾燃燒不穩(wěn)定。

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