大處理量的垃圾爐排焚燒爐的設(shè)計(jì)優(yōu)化

曹 琳曹麗娜

（1天津市尚拓環(huán)?？萍加邢薰?，天津 300400;2雪佛龍?zhí)旖驖?rùn)滑油有限公司，天津 300450）

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市垃圾排放量與日俱增。垃圾焚燒處理以其具有明顯的減量化、無(wú)菌化、資源化等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用[1,2]。爐排式垃圾焚燒爐占地較少，二次污染危害小，在國(guó)內(nèi)垃圾焚燒處理中的比重日益增加。爐排式焚燒爐自進(jìn)入中國(guó)固體廢棄物焚燒發(fā)電行業(yè)迄今為止，在中國(guó)已應(yīng)用于超過(guò)上百條垃圾焚燒線，每天垃圾處理量以萬(wàn)噸計(jì)，單條垃圾焚燒線的規(guī)模從最初200噸/日擴(kuò)展到750噸/日，目前市場(chǎng)上在建的垃圾焚燒電廠單條焚燒線規(guī)?？蛇_(dá)800噸/日。垃圾焚燒處理能力的快速增長(zhǎng)對(duì)爐排焚燒爐的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。針對(duì)此類大大處理量的垃圾焚燒線，以及考慮到城市垃圾水分高，熱值范圍跨度大等特點(diǎn)，對(duì)爐排焚燒爐進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

垃圾抓斗起重機(jī)將垃圾坑內(nèi)的垃圾投入進(jìn)料斗，沿著落料套管進(jìn)入焚燒爐，垃圾在焚燒爐的爐排上著火燃燒，一次風(fēng)和二次風(fēng)為垃圾燃燒提供所需氧量，焚燒爐燃燒產(chǎn)生的熱煙氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐換熱后，進(jìn)入煙氣凈化處理系統(tǒng)，潔凈煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

1.1 焚燒爐設(shè)計(jì)優(yōu)化

爐排是焚燒爐的核心裝置，其功能是為水平燃燒過(guò)程提供運(yùn)輸載體。爐排由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。針對(duì)大的垃圾處理量，爐排設(shè)計(jì)增加組件數(shù)量，加長(zhǎng)爐排的長(zhǎng)度，以改善燃燼控制，進(jìn)一步降低機(jī)械負(fù)荷，提高處理量靈活性。同時(shí)調(diào)整爐排驅(qū)動(dòng)液壓缸的位置，優(yōu)化該區(qū)域的通風(fēng)條件，降低周邊的空氣溫度，改善維修條件。

燃燒風(fēng)的布風(fēng)系統(tǒng)是焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。為保證全部熱值范圍內(nèi)垃圾的充分燃燒，一次風(fēng)由空氣預(yù)熱器加熱后注入到爐排燃燒區(qū)下方，二次風(fēng)被多層注入第一通道內(nèi)。針對(duì)大的垃圾處理量，一次風(fēng)設(shè)計(jì)采用多臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)，保證一次風(fēng)在爐排組件上的精確分布。二次風(fēng)布置通過(guò)兩層供風(fēng)進(jìn)行優(yōu)化，選擇脈沖效果最大的噴嘴，確?？諝夂统跏紵煔饣旌狭己?。噴嘴以向下的角度安裝布置，在鍋爐的入口截面形成一個(gè)氣幕。設(shè)計(jì)通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算詳細(xì)評(píng)估二次風(fēng)噴入設(shè)計(jì)。

爐膛的設(shè)計(jì)主要針對(duì)垃圾的特性，采用逆流設(shè)計(jì)。爐膛形狀和前后拱位置的設(shè)計(jì)確保足夠地輻射熱到達(dá)第一爐排組件，加速垃圾的干燥和燃燒。同時(shí)此爐膛設(shè)計(jì)還提高了煙氣進(jìn)入鍋爐之前的混合效果。煙氣強(qiáng)制回流所產(chǎn)生的干燥效果將過(guò)量空氣系數(shù)降到最低，也減輕了進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)的煙氣量。

1.2 鍋爐設(shè)計(jì)優(yōu)化

焚燒爐燃燒所產(chǎn)生的熱能，被蒸汽鍋爐中所產(chǎn)生的蒸汽吸收，蒸汽鍋爐是整套系統(tǒng)設(shè)備的關(guān)鍵部分，在設(shè)計(jì)時(shí)格外關(guān)注。針對(duì)大的垃圾處理量，設(shè)計(jì)采用水平布置式鍋爐，優(yōu)化鍋爐的配置。

鍋爐設(shè)計(jì)采用立式省煤器。立式省煤器的管束水平布置，將產(chǎn)生更高的煙氣湍流特性，減少鍋爐重量，增加換熱效率。與水平式省煤器相比，立式省煤器煙氣旁路有限，性能更好，更容易保證鍋爐出口煙溫的穩(wěn)定，人工清灰之間的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)。針對(duì)立式省煤器，采用蒸汽清灰在線清灰系統(tǒng)，通過(guò)來(lái)自鍋爐的蒸汽以及安插在省煤器管束中間的大量的吹灰噴嘴進(jìn)行清灰。吹灰噴嘴運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能有效去除聚集在水平受熱面頂部的集灰。

鍋爐過(guò)熱器部分的設(shè)計(jì)，增加了末級(jí)過(guò)熱器管的節(jié)距，并與第一蒸發(fā)屏的節(jié)距一致。此設(shè)計(jì)有助于減少最高溫管束的集灰，并減低鍋爐結(jié)焦。水平段優(yōu)化灰斗設(shè)計(jì)，每個(gè)水平通道管束設(shè)有各自的灰斗，以將煙氣短路減低到最少，并助于更好的飛灰清除。

1.3 燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

燃燒控制系統(tǒng)是全廠控制系統(tǒng)中最精確、最復(fù)雜的部分。針對(duì)大處理量的垃圾焚燒線，設(shè)計(jì)采用全自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其主要目的是使焚燒廠在操作人員設(shè)定的條件下，在最少的人工干預(yù)下，在恒定的蒸汽產(chǎn)量條件下運(yùn)行。全自動(dòng)化控制技術(shù)通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行工作：

（1）沿爐排寬度和長(zhǎng)度方向，在爐膛和鍋爐內(nèi)不斷調(diào)整和分配燃燒風(fēng)；

（2）通過(guò)調(diào)整給料爐排各組運(yùn)動(dòng)速度和頻率，確保垃圾沿燃燒爐排寬度均勻分配；

（3）在燃燒爐排上適時(shí)調(diào)整爐排片的運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)；

（4）根據(jù)檢測(cè)到的垃圾低位熱值，不斷調(diào)整一次風(fēng)溫度。

采用全自動(dòng)化控制系統(tǒng)的，能夠持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生蒸汽，生產(chǎn)更高品質(zhì)的爐渣，延長(zhǎng)焚燒廠的運(yùn)行壽命，降低煙氣中CO含量和化學(xué)品的消耗，減少焚燒廠運(yùn)行時(shí)的人工干預(yù)，進(jìn)一步降低運(yùn)行成本。

2 結(jié)論

針對(duì)大處理量的垃圾爐排焚燒爐，通過(guò)優(yōu)化爐排、燃燒風(fēng)、鍋爐、控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各子工藝的先進(jìn)控制。焚燒爐排的設(shè)計(jì)為水平燃燒工藝提供的完美支持；燃燒風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提高垃圾燃燒效率；鍋爐設(shè)計(jì)提供更高的效率和更大的可靠性。綜上所述，通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)、自動(dòng)化和機(jī)械設(shè)計(jì)的獨(dú)特結(jié)合帶來(lái)了真正智能化的系統(tǒng)。