摘要：在我國，垃圾焚燒前景很好，目前國內垃圾焚燒研究主要集中于大型化垃圾焚燒發電技術，但對用于小城鎮及農村的小型垃圾焚燒爐研究依

摘要：在我國，垃圾焚燒前景很好，目前國內垃圾焚燒研究主要集中于大型化垃圾焚燒發電技術，但對用于小城鎮及農村的小型垃圾焚燒爐研究依然有所欠缺，本文主要針對一種小型低污染垃圾焚燒處理方案進行研究，主要確定了垃圾焚燒流程，對垃圾焚燒爐選用了固定爐排爐，對爐膛進行了結構設計，對煙氣中的有害成分及顆粒物通過煙氣處理系統進行了處理，基本能控制垃圾焚燒減量化處理及實現煙氣無害化處理。

引言

垃圾焚燒發電技術具有處理量大、可靠性較高、處理周期短、減量化顯著、無害化徹底以及可回收余熱等優點，適宜大規模處理未經分類的高熱值城市生活垃圾，是目前國內外城市生活垃圾處理的最佳處理方式。大型機械爐排式垃圾焚燒爐是垃圾焚燒發電技術的核心設備，其研制開發對提升我國垃圾焚燒處理領域的技術水平，推動垃圾焚燒處理產業的發展具有重要的意義。

1、垃圾發電廠余熱鍋爐結焦原因

1.垃圾品質原因：城市生活垃圾內部含有工業垃圾及邊角料，垃圾含水率低、熱值高，低位熱值為8000kJ/kg左右，而焚燒爐設計低位熱值為LHV=4200kJ/kg。實際燃燒垃圾熱值遠遠高于鍋爐設計值，導致鍋爐超溫現象嚴重，鍋爐結焦。

2.鍋爐設計原因：鍋爐在運行過程中，爐膛后拱設計偏低，沒有布置水冷壁吸熱，輻射熱不能及時被帶走，熱量直接作用于垃圾表面助燃；大量熱量集中在前后拱區域，導致該區域熱量集中。

3.鍋爐配風是鍋爐運行中的重要組成部分，配風控制影響著鍋爐結焦。

當前，鍋爐運行中配風控制存在的問題主要有兩點：一方面，配風量明顯小于鍋爐運行量，在煙氣氧量控制方面，運行中的配風量明顯過小，致使煙氣測試中一氧化碳含量偏高，降低了無機物灰渣熔點，造成爐壁結焦問題；另一方面，二次風機未投入運行或投入量偏少，氧量長期偏低，垃圾中的未燃燒顆粒在經過焚燒爐出口時，容易因重量問題而產生大面積沉積，在喉部上方結焦，并增加飛灰在喉部的沉積效果。

2、垃圾發電廠余熱利用方案

2.1、供熱負荷需求

山西大學東山校區總供熱面積 70 萬平米，采暖熱負荷42MW，制冷面積 22 萬平米，冷負荷 22MW，生活熱水負荷 3MW。各類負荷供熱參數需求：采暖負荷 70/50℃，制冷負荷 7/12℃，生活熱水 60℃。山西大學東山校區周邊除垃圾電廠外，無其他可以利用的熱源。

2.2、電廠余熱利用方案

12MW 凝汽發電機組排汽壓力為 5.88kPa，對應的凝結水溫度僅為36℃左右，屬于低品位余熱，不能直接用于供熱，需采取相應技術方案，提高循環冷卻水溫度，使之滿足供熱系統熱用戶用熱參數的需求。目前常用的余熱利用技術方案有兩大類：一是提高乏汽溫度，相應提高循環水溫度；二是利用熱泵技術吸收低溫余熱。本次改造擬采用第一種方式，即提高汽輪機排汽壓力，相應提高循環水溫度。循環水吸收凝汽潛熱后，可直接用于供熱。同時考慮利用鍋爐煙氣、電廠冷卻水的余熱來增加電廠供熱能力。分別簡述如下：

（1）汽輪機乏汽余熱利用方案將汽輪機排汽壓力從目前的 5.88kPa 提高至 38kPa，乏汽溫度約75℃；流量為75t/h，乏汽潛熱2322kJ/kg，新增高效低阻力換熱器替代現有空冷島冷卻系統。回收乏汽潛熱用于山西大學采暖負荷，同時節省空冷島運行電耗。乏汽余熱利用方案系統圖示意圖見圖1。

圖1 乏汽余熱利用方案系統示意圖

采用兩套高效低阻力換熱系統回收空冷島乏汽，每套換熱器體積約為 4500 寬×3000 高×3000 長，現場空間可以滿足熱回收換熱器需求。高效低阻力換熱系統吸收乏汽熱量，將50℃熱網回水加熱到70℃，回收熱量為：75×2321=174GJ/h=48.3MW。

（2）煙氣余熱利用方案垃圾焚燒爐煙氣溫度 160℃；流量 300000m3/h。煙氣中水蒸汽質量分數約20%，對應的水露點在62℃左右。利用熱網回水溫度低于煙氣水露點，回收煙氣潛熱，同時進行消白工程。可吸收煙氣熱量約 0.7MW。在鍋爐煙囪上設置二級高效低阻力換熱器，通過冷凝煙氣除濕和再加熱煙氣除濕的方法實現煙氣余熱回收及消白煙。煙氣余熱利用方案系統圖示意圖見圖2。

圖2 煙氣余熱利用方案系統圖示意圖

（3）電廠冷卻水余熱利用方案目前電廠冷卻水系統進出水溫度 18/15℃，冷卻水流量1000m3/h。擬采用溴化鋰熱泵回收冷卻水余熱。溴化鋰熱泵采用廠用蒸汽作為驅動熱源.熱泵蒸汽耗量 6.67t/h，回收熱量3.1MW，可根據負荷變化調節熱回收量。溴化鋰熱泵設計為雙工況機組，冬天供熱，夏天供冷。

（4）負荷平衡電廠汽機乏汽余熱能力 48.3MW，鍋爐煙氣余熱能力0.7MW，電廠冷卻水余熱能力 3.1MW，電廠總供熱能力 52.1MW。山西大學采暖負荷42MW，熱水負荷3MW。電廠供熱能力完全可以滿足學校需求。

2.3、防止措施

2.3.1、維持風量平衡并減少爐膛漏風

合理而良好的爐內空氣動力場是防止鍋爐結焦的前提，維持鍋爐的風量平衡對于保持爐內合理的空氣動力場至關重要。在正常運行的狀態下，煙氣平穩地沿固定的設計流線流過鍋爐的豎直煙道和水平煙道，灰顆粒聚集在煙氣中的位置處于爐膛的中心范圍。當一次風給風急劇增大或減小而引風機未能及時進行調整時，煙氣的流線會急劇發生變化，熔融的灰顆粒會因慣性力作用而甩向水冷壁。二次風的急劇變化同樣會對焚燒爐出口的煙氣產生極大的干擾，使原本處于平流狀態的氣流產生紊流，這樣就會有大量熔融的灰顆粒撞擊在爐墻上。在運行鍋爐的調整中，風量的調節應平穩緩慢。實際運行中也發現焚燒爐出口處是爐膛結焦最嚴重的地方。爐膛漏風會破壞正常的垃圾燃燒工況，造成火焰的充滿度和燃料與一次風的攪拌混合情況惡化，導致火焰中心升高或偏斜、局部還原性氣氛增強等，進而加速結焦的形成。因此，運行中要注意爐底漏灰輸送機和撈渣機水封的水位，避免冷風從這些部位漏入爐膛。

2.3.2、通過增加輔燃風機，投入足夠的風量

輔燃風機能有效增加鍋爐的含氧量。原先鍋爐運行含氧量一般維持在 3% ～ 5%，現基本在5% ～ 7% 運行，增加約 3%。能有效避免鍋爐低氧燃燒，減少還原性氣體的產生，從而避免灰熔點下降造成鍋爐結焦的問題。

增加鍋爐二次風量約 6 000 m3/h，加強對鍋爐的對流換熱，提高了鍋爐蒸發量，現階段的鍋爐基本處于滿負荷運行狀態。

輔燃風位于二次風孔上方 1.5 m 左右爐墻的左右兩側，且輔燃風是直角吹入爐膛煙道中，與二次風吹入爐膛的角度不一樣，剛好與二次風充分混合，加強對煙氣的擾動，延長煙氣在爐膛停留的時間，對爐膛高溫區域存在降溫作用，減少爐膛結焦。

投運輔燃風機時，由于角度是從兩側吹入爐膛，對鍋爐起到類似貼壁風的作用，可以有效防止火焰對爐墻造成直接的沖刷，同時也減少煙氣中揚灰粘在爐墻上。

結束語

因此，為保證鍋爐長期穩定經濟地運行，提高垃圾處理量，采用輔燃風機配合濃水回噴，用以幫助鍋爐的燃燒調整和降低爐溫減緩爐膛結焦。同時，提高鍋爐的產汽量，電廠運行時每班多產生的上網電量完全可以彌補輔燃風機投運帶來廠用量增加的不足。因此，采用輔燃風機配合濃水回噴投運方案，有利于整個機組安全經濟地運行，對于出現類似的垃圾焚燒爐超溫及結焦問題的解決具有一定的參考價值。

來源:《電力設備》 作者:高爭發