SITY2000型350t/d垃圾焚燒爐受熱面積灰處理措施

舒仁學(xué)

(滁州皖能環(huán)保電力有限公司， 安徽　滁州　239000)

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SITY2000型350t/d垃圾焚燒爐受熱面積灰處理措施

舒仁學(xué)

(滁州皖能環(huán)保電力有限公司， 安徽滁州239000)

本文主要對(duì)滁州皖能環(huán)保電力有限公司SITY2000 型垃圾焚燒爐在運(yùn)行周期內(nèi)發(fā)生三煙道內(nèi)的受熱面積灰過(guò)多的問(wèn)題，根據(jù)運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)分析了其積灰產(chǎn)生的原因，制定了相應(yīng)的解決方案與防范措施。

生活垃圾；鍋爐；受熱面積灰

0　引言

生活垃圾焚燒處理作為生活垃圾處理的一種方式，在國(guó)內(nèi)已成為主要的處理方式，它的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，焚燒處理快速，垃圾減量化明顯，焚燒產(chǎn)生的余熱可以發(fā)電，但是由于國(guó)內(nèi)暫時(shí)未實(shí)行垃圾分類，造成生活垃圾的組成復(fù)雜，且垃圾灰份較高，致使在垃圾電廠鍋爐運(yùn)行的過(guò)程中易在受熱面(特別是蒸發(fā)屏及過(guò)溫高熱器)上形成積灰[1]。積灰給鍋爐帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)性和安全性的嚴(yán)重影響，必須引起鍋爐運(yùn)行人員的高度重視。

1　垃圾焚燒鍋爐的基本情況

滁州皖能環(huán)保電力有限公司鍋爐為SITY2000型。設(shè)計(jì)參數(shù)日處理量350t，主蒸汽30t/h，主蒸汽出口壓力4.0MPa，主蒸汽出口溫度400℃，采用逆推爐排。鍋爐在爐排的上方，布置有由一個(gè)覆以耐火、耐磨、抗腐材料內(nèi)襯的膜式水冷壁組成的垂直輻射煙道和二個(gè)未覆以耐火材料內(nèi)襯的膜式水冷壁組成的垂直輻射煙道。在第三煙道從下至上依次布置蒸發(fā)管束、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器，蒸發(fā)管束及過(guò)熱器均為水平布置，采用懸吊管懸吊方式。尾部垂直煙道布置五級(jí)省煤器。

2　鍋爐尾部受熱面積灰情況

滁州皖能環(huán)保電力有限公司從2015年5月運(yùn)行以來(lái)，對(duì)于鍋爐運(yùn)行周期影響最大的是：垃圾焚燒爐在80%～90%的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運(yùn)行20～30天后，就出現(xiàn)三煙道受熱面(特別是蒸發(fā)屏及高溫過(guò)熱器)積灰現(xiàn)象。從三煙道左右兩點(diǎn)煙溫測(cè)量數(shù)值來(lái)看，差值最大時(shí)能達(dá)到100℃，并且通過(guò)人孔門觀察到受熱面上有明顯的積灰及掛灰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到了鍋爐的運(yùn)行安全。其中最嚴(yán)重的一次，鍋爐運(yùn)行了兩個(gè)月，運(yùn)行參數(shù)因無(wú)法達(dá)到要求隨即進(jìn)行了停爐清灰。

圖1和圖2是在鍋爐停爐檢查時(shí)所拍攝的蒸發(fā)屏受熱面與水冷壁的積灰情況，管上布滿高溫?zé)Y(jié)灰(屬于粘結(jié)性積灰)。從圖片可以看出灰主要集結(jié)在管子迎風(fēng)面，生長(zhǎng)方向是沿著煙氣的方向。除灰過(guò)程中發(fā)現(xiàn)底層積灰面燒結(jié)硬度很高，非常堅(jiān)硬難以清除，灰的密度相對(duì)外層灰大，而外層積灰相對(duì)于底層灰密度較小，呈松散狀，積灰之間存在孔洞和縫隙。積灰整體表現(xiàn)為梳狀，在清灰時(shí)既硬又脆，一旦形成后在運(yùn)行過(guò)程中用激波吹灰器效果不佳。

圖1　鍋爐蒸發(fā)屏受熱面的積灰情況

3　積灰原因

3.1積灰的過(guò)程及原理

根據(jù)我廠鍋爐煙氣采樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)飛灰中堿金屬元素的含量較高。在高溫的狀態(tài)下水溶性的堿金屬化合物會(huì)發(fā)生氣化過(guò)程，氣化的堿金屬化合物與揮發(fā)性氯會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成堿金屬氯化物。當(dāng)煙氣中硫的含量達(dá)到一定量時(shí)，生成的堿金屬氯化物大部分會(huì)和硫化物結(jié)合生成硫酸鹽。

對(duì)我廠蒸發(fā)屏及高溫過(guò)熱器的積灰的形成原理進(jìn)行分析：粘性灰沉積的基本成分是硫酸鈉與硫酸鈣，或者Na、Ca與硫酸鹽生成的共晶體。因?yàn)榱蛩徕c的熔點(diǎn)在888℃，而硫酸鉀的熔點(diǎn)在1027℃，前者遠(yuǎn)低于后者，所以硫酸鈉在形成堿金屬化合物型積灰的過(guò)程中起到主要作用，構(gòu)成了沉積物中的液相成分。凝結(jié)后的硫酸鈉將煙氣中的SO3進(jìn)行吸收，同時(shí)與管壁上的Fe2O3進(jìn)行再次反應(yīng)，反應(yīng)生成堿金屬?gòu)?fù)合硫酸鹽(例如Na3Fe(SO4)3)，其熔點(diǎn)只有600℃，低于蒸發(fā)屏或者高溫過(guò)熱器的壁溫(650℃～700℃)，所以堿金屬?gòu)?fù)合硫酸鹽呈現(xiàn)出熔融狀態(tài)，帶有粘性的附著在爐管表面上。這是形成在爐管表面上最底層的一層灰，也就是密度較高、燒結(jié)硬度較高的積灰底層。積灰底層的表面由于具有粘性，在煙氣經(jīng)過(guò)時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)飛灰的捕捉。凝結(jié)過(guò)程中的堿金屬成分(氣化狀態(tài))顆粒，它們之間的接觸面積會(huì)增大，會(huì)有液相的堿金屬成分共存，從而增加了飛灰之間的積聚速度。同時(shí)由于尾部煙道管屏之間設(shè)計(jì)間隙較小，間隙會(huì)隨著積灰程度的加劇越來(lái)越小，造成阻力越來(lái)越大，直到間隙完全堵塞，不得已停爐[2]。

3.2煙氣中的灰分產(chǎn)生影響

由于滁州市城市規(guī)模小，消費(fèi)水平相對(duì)不高，同時(shí)所收集的垃圾包含了市區(qū)與農(nóng)村垃圾，灰份較大，經(jīng)檢測(cè)未經(jīng)過(guò)發(fā)酵的垃圾水份多為40%以上，灰份為30%左右，同時(shí)生活垃圾存在塑料制品或橡膠制品等工業(yè)垃圾，堿金屬含量較高。

(1)垃圾中含灰份經(jīng)檢測(cè)達(dá)到30%左右，含灰份較大。

(2)在額定負(fù)荷或超過(guò)額定負(fù)荷的時(shí)候，由于爐排上垃圾料層較厚，相對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)量需要加大、一次風(fēng)壓需要增高、引風(fēng)機(jī)拉負(fù)壓需要加大，所以煙氣中含灰量就較多，積灰明顯速度加快，鍋爐的運(yùn)行周期較短。

(3)負(fù)荷高的同時(shí)，需要的煙氣量就大，煙氣流速就快，造成所攜帶的含灰量也就越多。

(4)上下動(dòng)爐排單位小時(shí)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)次數(shù)越高，進(jìn)入余熱鍋爐的煙氣中因揚(yáng)灰所帶的含灰量也就越大。

(5)給料器與上爐排之間存在著高度差，下?tīng)t排與落渣口之間存在高度差，所以在給料器和下?tīng)t排動(dòng)作時(shí)，會(huì)造成垃圾中的細(xì)灰由于負(fù)壓?jiǎn)栴}被煙氣帶入余熱鍋爐，加大煙氣中的飛灰含量，特別是下?tīng)t排與落渣口之間高度差達(dá)到四米左右，造成揚(yáng)灰更多。

(6)在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)由于第二、三煙道下灰管道是經(jīng)過(guò)焚燒爐進(jìn)入撈渣機(jī)內(nèi)，但管道未伸入落渣口太深，造成部分細(xì)灰會(huì)被焚燒爐的負(fù)壓重新拉回?zé)煔庵?，特別是在三煙道吹灰下灰量較大時(shí)更加明顯。

3.3吹灰器的吹灰效果

在建設(shè)中選用了激波吹灰，利用乙炔和壓縮空氣混合，并在爆炸罐內(nèi)點(diǎn)燃產(chǎn)生壓縮沖擊波，先沖壓后吸拉，將積灰清掉，但是實(shí)際吹灰效果并不如意。突出表現(xiàn)為：

(1)整臺(tái)爐的吹灰罐數(shù)量較少，只在每組換熱屏的頂部左右兩側(cè)各加裝了一個(gè)吹灰罐，共10組，20個(gè)吹灰罐，且位置設(shè)在換熱屏側(cè)面的中間，這樣造成吹灰時(shí)只能吹到兩側(cè)，換熱屏的中間大概有縱向2米的管屏都不在吹灰的覆蓋面上。最容易積灰的蒸發(fā)屏和高溫過(guò)熱器，只有蒸發(fā)屏多加裝了2個(gè)，共4個(gè)吹灰罐供使用，高溫過(guò)熱器只有2個(gè)吹灰罐，在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮加強(qiáng)高溫過(guò)熱器的吹灰。

(2)20個(gè)罐子在乙炔供給上選擇了共用一根乙炔母管，造成越靠爐頂?shù)拇祷夜抻捎诼烦踢h(yuǎn)，阻力大，乙炔的壓力也越小，造成頂部吹灰罐的吹灰效果非常不理想。

(3)由于在設(shè)計(jì)時(shí)爆炸罐的吹掃風(fēng)選擇了接廠用壓縮空氣，但是實(shí)際效果由于母管的大小限制了壓縮空氣單位時(shí)間的流量，無(wú)法正常滿足20個(gè)罐子的吹掃風(fēng)用量導(dǎo)致吹灰罐噴嘴出口位置，飛灰容易堆積，且與煙氣中的水分將吹灰器的出口堵塞一部分，造成吹灰器悶響影響吹灰效果。

(4)煙氣中含有的腐蝕性物質(zhì)，會(huì)對(duì)吹灰罐與吹灰管的碳鋼材質(zhì)產(chǎn)生腐蝕，隨著時(shí)間的加長(zhǎng)會(huì)將其爛穿。若未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或者處理會(huì)導(dǎo)致吹灰無(wú)力。

(5)由于吹灰效果的不佳增加了吹灰的次數(shù)，但是在停爐時(shí)發(fā)現(xiàn)有部分吹灰罐出口所對(duì)位置上的管屏出現(xiàn)明顯的割肉現(xiàn)象，嚴(yán)重的在3個(gè)月內(nèi)管壁壁厚減小4mm，如繼續(xù)吹下去會(huì)直接導(dǎo)致鍋爐爆管，使吹灰進(jìn)入了惡性循環(huán)，減少吹灰次數(shù)積灰越來(lái)越多影響運(yùn)行周期，加強(qiáng)吹灰次數(shù)后致使管壁變薄，會(huì)導(dǎo)致鍋爐爆管，更加影響鍋爐安全運(yùn)行。

4　控制受熱面積灰的措施

通過(guò)查詢各種資料，化驗(yàn)積灰的成分，分析積灰的原因，并根據(jù)本廠的實(shí)際情況，對(duì)控制積灰制定了如下的方案：

(1)將鍋爐負(fù)荷控制在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷之內(nèi)(大約在28t/h)后，運(yùn)行周期明顯加長(zhǎng)，積灰速度有了明顯改善。

(2)控制余熱鍋爐進(jìn)口溫度，余熱鍋爐的進(jìn)口溫度保持在一定范圍內(nèi)后，那么相應(yīng)的后面煙道的溫度也可以控制在一定范圍內(nèi)，在煙溫達(dá)到650℃以上時(shí)受熱面最容易積灰，將余熱鍋爐的進(jìn)口溫度控制在1020℃以下，相對(duì)應(yīng)的三煙道入口溫度也可控制在650℃以下。

(3)通過(guò)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，在滿足垃圾燃盡及負(fù)荷穩(wěn)定的情況下，盡可能減少一次風(fēng)量，減少上下動(dòng)爐排的運(yùn)動(dòng)次數(shù)，從而減少煙氣中的飛灰含量。同時(shí)將三煙道落灰管道技改后直接引至渣坑，減少飛灰再次被拉入煙氣的可能性。

(4)在吹灰罐所對(duì)的管屏上加裝不銹鋼防磨護(hù)瓦，解決了因加強(qiáng)吹灰次數(shù)致使管壁變薄的問(wèn)題，這樣在受熱面出現(xiàn)少量積灰時(shí)，就加強(qiáng)吹灰次數(shù)，從初期就減緩積灰速度，延長(zhǎng)鍋爐運(yùn)行周期。

(5)加強(qiáng)鍋爐二次風(fēng)機(jī)的使用頻率，二次風(fēng)在設(shè)計(jì)時(shí)不但是為了給爐膛提供含氧量，還具有擾動(dòng)焚燒爐出口混合煙氣的作用，在條件允許的情況下，常開(kāi)二次風(fēng)機(jī)可以減少進(jìn)入余熱鍋爐煙氣的含灰量。

(6)將爐膛負(fù)壓控制在微負(fù)壓狀態(tài)(-30Pa到-50Pa)，減少因?yàn)樨?fù)壓過(guò)大而導(dǎo)致的煙氣飛灰攜帶量。

5　結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于SITY2000 型 350t/d 垃圾焚燒爐，我們運(yùn)行的時(shí)間還很短，雖然積累了一些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和檢修經(jīng)驗(yàn)，但是隨著環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的不斷提高，我們還需更加努力，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，努力分析原因，從根本解決問(wèn)題，確保生活垃圾焚燒鍋爐安全穩(wěn)定環(huán)?？煽窟\(yùn)行。

[1] 四川省電力建設(shè)二公司.垃圾焚燒發(fā)電廠安裝與運(yùn)行技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

[2] 王向陽(yáng).鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2013.

[責(zé)任編輯：薛寶]

SITY2000 350t/d Refuse Incinerator Heated Surface Ash Handling Measures

SHURen-xue

(ChuzhouWenergyEnvironmentalProtectionPowerCo.,Ltd.,Chuzhou239000,China)

This paper focuses on the problem of excessive fouling in heating surfaces of three flue ducts occurring in running cycle of a SITY2000 garbage incinerator of Chuzhou Wenergy Environmental Protection Power Co., Ltd. It analyzes the cause of its formation and makes the corresponding solutions and preventive measures according to the operation mode and operation parameters.

domestic refuse; boiler; heated surface ash

2016- 04- 08

舒仁學(xué)(1975-)，男，安徽銅陵人，滁州皖能環(huán)保電力有限公司，從事電廠生產(chǎn)技術(shù)管理。

TK62

A

1672-9706(2016)03- 0080- 03