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400t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉的设计与运行
发布时间：2013-10-14 09:49 来源：未知
1、引言
保护环境是我国的一项基本国策。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾排放量与日俱增。据统计2000年我国城市生活垃圾量已达到1.5亿t左右，并以年增长率
0%的速度递增。
目前世界各国城市垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧三种。由于采用垃圾焚烧技术既可达到减容、减量、减少垃圾运输和无害化的目的，又能有效利用垃圾焚烧产生的热能，因而被广泛关注。垃圾焚烧炉技术主要有四大类，即：流化床焚烧炉技术、炉排型焚烧炉技术、回转窑焚烧炉技术、热解气化焚烧炉技术等。
流化床燃烧技术是20世纪60年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术，采用循环流化床技术进行垃圾焚烧处理，是一种综合性能优越的燃烧方式，尤其适合我国成分复杂、热值偏低的垃圾。几年来，南通万达锅炉股份有限公司与浙江大学热能工程研究所在已有流化床垃圾焚烧炉成功运行经验的基础上，充分利用浙江大学热能工程研究所在异重流化床燃烧技术领域取得的专利成果，先后联合研制开发了日处理垃圾量150～500t的垃圾焚烧炉系列产品，其中为浙江义乌双峰环保热电有限公司设计制造的400t/d循环流化床锅炉于2005年3月成功投入运行，2006年8月通过江苏省技术成果鉴定。下面对此锅炉作简要介绍。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、锅炉基本特性
400t/d垃圾焚烧锅炉为单锅筒、自然循环、全膜式水冷壁结构，垃圾和煤混烧、高温分离的异重流化床锅炉，适用于半露天布置。结构示意图见图1。
(1)设计规范。
锅炉额定蒸发量65t/h，设计处理垃圾量400t/d，额定蒸汽压力3.82MPa，额定蒸汽温度450℃，给水温度150℃，冷空气温度20℃，一次风出口温度173℃，二次风出口温度185℃，排烟温度170℃。
(2)设计燃料：垃圾(80%)十烟煤(20%)。
垃圾颗粒度：小于150mm，不可燃硬物小于30mm。
煤颗粒度：0～13mm，大于10mm颗粒不超过8%。
混合燃料的元素分析与发热值见表1。
(3)锅炉本体基本尺寸。
锅筒中心标高30 700mm，锅炉左右柱中心宽度7 500mm，锅炉前后柱中心深度15100mm，锅炉主汽集箱标高33100mm。
3、锅炉设计特点
3.1锅炉燃烧系统
锅炉采用异重流化床燃烧方式和高温分离循环返料的燃烧系统，该系统由炉膛、物料分离收集器和返料器三部分组成。
(1)炉膛由膜式水冷壁组成。下部是一个下小上大的倒锥形流化燃烧段，亦称为密相区。底部为水冷布风板，布风板上布置有风帽，布风板下为一次风室。预热后的一次风经风帽小孔进入密相区使燃料开始燃烧，并将物料吹离布风板。二次风由床层上方的二次风口送入炉膛，可根据燃料的变化及实际运行情况适当调节一、二次风的比例来控制燃烧。这样，既能达到完全燃烧的目的，又可以控制S02和NOx的生成量。
另外，从一次风引出几支风管（如播垃圾风管、播煤风管、播灰风管等）从前后墙进入密相区，以便垃圾、煤和返料灰均匀播散到床料中去，同时加强了密相区下部的扰动。
炉膛上部为稀相区，由于断面扩大，同时烟气经悬浮段碰撞炉顶防磨层，部分粗物料返回密相区，烟气携带较细物料离开炉膛进入高温旋风分离器。
(2)采用高温上出气旋风分离器作为高温循环物料的气固分离装置。分离器具有97%以上的分离效率，将烟气中的颗粒分离出来保证烟气的排放浓度，同时实现高温物料的循环，延长燃料颗粒在高温条件下的炉内停留时间，提高锅炉的燃烧效率；同时可以使炉膛上部空间具有较高的物料浓度，使炉膛整体温度均匀。
两个高温旋风分离器并列布置在炉膛出口，将细物料进一步分离和收集起来，通过Loopseal型返料器返回到炉膛密相区中，继续循环燃烧。
(3)返料器采用Loop.seal结构。分离器底部料腿起到回路密封作用，下部构成一个小型流化床，由一次风机提供风源（高压风），返料器装有温度测点，运行时用来监视循环情况。在立管上装有膨胀节，返料器内装有排渣口。
3.2锅炉受热面
锅炉对流受热面全部布置在尾部竖井中，沿烟气流程方向分别布置有低温过热器、高温过热器、对流蒸发管束、省煤器、二次风空气预热器、一次风空气预热器。高、低温过热器之间布置有喷水减温器，减温水为锅炉给水。
(1)炉膛采用全膜式壁结构，上部为长方体形，下部为下小上大斗形，整个水冷壁通过集箱悬吊于钢架的顶板上，以利于水冷壁向下膨胀。在炉膛底部布置水冷布风板，布风板上设有两个+325mm的排渣管和一个∮219mm的事故排渣管，以排放床料和灰渣。为防止水冷壁磨损，炉顶、炉膛出口及炉膛密相区四周水冷壁均敷设耐火防磨材料。布风板下一次风室为适应床下点火的需要，四周均敷设耐火材料。水冷壁外侧四周沿高度方向装设了刚性梁，以增强水冷壁刚度和承受炉内压力的波动。
(2)过热器为纯对流型，双管圈顺列布置，位于上出气高温旋风分离器后。顺烟气流动方向依次为低温和高温过热器，低温过热器为顺流布置，高温过热器为逆流布置，可有效降低高温过热器管的壁温，防止产生高温腐蚀；两级过热器之间设有喷水减温器以调节汽温。高、低温过热器进口处前两排管子加装防磨盖板，以防止磨损。过热器管及防磨盖板材质均为合金钢。
(3)为了补充炉膛吸热量的不足，同时也为了�；し刑谑绞∶浩鞯男枰谖膊渴呶鹿绕鞯南旅娌贾昧硕粤髡舴⒐苁�。管束为直鳍片管式，顺列布置。管束、下降管与汽包构成一个单独的汽水回路，截面比相对较大。第一排管子上装有防磨盖板，管子的弯头部位装有防磨罩。
(4)省煤器分两组布置在尾部，上级顺列逆流，下级错列逆流。为有效地防止磨损，采用膜式结构，并在最上排加焊防磨盖板、弯头部分加防磨罩。
(5)空气预热器为卧式布置，分成两级，上级为二次风空气预热器，双行程，下级为一次风空气预热器，三行程。为提高空气预热器的抗腐蚀能力，最下一级空气预热器管子材料采用考登钢。空气预热器进出口与风道均采用焊接连接，并采用加装隔板等措施防止震动。
3.3锅炉给料、出渣、排灰、加床料、点火
(1)给料系统分为给垃圾和给煤两个系统，垃圾进入锅炉接口为一个1.3m×0.88m的方形接口。给煤系统本锅炉共设两只给煤管，左右对称布置，系统上布置密封风和播煤风。
(2)炉渣通过水冷布风板左右两个排渣管排出，接至冷渣分选装置冷却后连续出渣。在冷渣分选装置出现故障时，也可利用布风板中间的事故放渣管采用人工间断出渣，出渣量以维持适当的料层为准。
(3)旋风分离器分离出来的灰，全部或部分返回炉膛作为调节料层温度、炉膛出口烟温和降低锅炉出口排尘浓度的一种手段。未返回炉膛的那部分灰从返料器下的放灰管放掉。
(4)在锅炉正常运行时，可通过炉膛加砂口适量添加床料以维持料层。
(5)锅炉采用床下热烟气点火技术，该技术具有能耗低、操作简单且成功率高等优点。控制部分采用电路逻辑控制，从而使点火操作过程简便化。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
3.4炉墙、密封及其他
炉墙分两种：炉膛水冷壁部分为敷管炉墙，外表面敷设有彩色波纹板；尾部烟道为框架式护板炉墙。
为了使锅炉具有良好的密封性能，炉膛出口与水平烟道处采用了非金属膨胀节进行连接和密封，其他炉顶、管子穿墙处等均采用了高压锅炉常用的密封结构。
锅炉尾部布置有蒸汽吹灰器，可有效清除尾部积灰，且操作简便，安全可靠。
4、锅炉的运行情况
该锅炉于2005年3月在浙江义乌双峰环保热电有限公司安装调试结束投入运行，并于2005年12月进行了热工及环保测试，各项性能数据都达到了设计要求，符合国家标准。从锅炉的实际运行情况来看：
锅炉能持续在额定负荷下运行，并有10%的超负荷能力，负荷升降速度快；锅炉能长时间稳定燃烧，不熄火，日处理垃圾量最大达到500t，经济效益显著；锅炉燃烧室温度低，烟气在炉内停留时间长，能有效抑制二次污染物的产生；人炉垃圾要求低，灰渣可综合利用；垃圾渗滤液可喷入炉内焚烧，节约污水处理费；
从锅炉运行后的检查情况来看，锅炉尾部各受热面的磨损程度低，表明设计所采取的诸多防磨措施是合理有效的。
5、结语
利用循环流化床燃烧技术处理城市生活垃圾，具有燃料适应性好、环保特性佳、综合经济效益高等优点，尤其适合成分复杂、热值偏低的垃圾，与其它焚烧设备相比，流化床锅炉内没有活动部件，事故少，可靠性高，能实现长期连续运行。
