350～500td生活垃圾焚烧循环流化床锅炉技术

350～500t/d生活垃圾焚烧循环流化床锅炉技术 方建华 杨振良 中科院工程热物理探讨所 中联环保技术工程公司 陈梅铭 吴 坚 绍兴市新民热电有限公司 邢培生 无锡华光锅炉股份有限公司 摘要350～500t/d生活垃圾焚烧循环流化床锅炉是我国首次采纳外置换热器技术并投入实际运行的大型生活垃圾焚烧循环流化床锅炉。该锅炉将高温过热器布置在和流化床一体化的外置换热器内，可有效防止HCl气体对过热器产生的高温腐蚀，同时利用流化风速调整床层和过热器之间的传热系数，能较好地实现过热蒸汽温度限制。本文介绍了该焚烧炉技术特点和建在绍兴市垃圾焚烧发电厂设计垃圾处理量400t/d，锅炉蒸发量75t/h，压力5.3Mpa，温度485℃的垃圾和煤混烧循环流化床锅炉系统组成和运行特性。运行结果表明，焚烧炉实际最大处理量可超过500t/d，全部排放指标均达到我国生活垃圾焚烧污染物排放限制标准，其中二恶英排放比欧盟标准限值0.1 TEQng/m3还要小一个数量级。 关键词循环流化床锅炉；垃圾；焚烧；二恶英 0 前言 垃圾焚烧作为实现城市生活垃圾减量化、无害化和资源化处理的有效手段在我国得到越来越广泛的应用，特殊是在大中城市和沿海地区，由于垃圾填埋用地越来越难以寻找，填埋场渗沥液处理困难；用于堆肥有效肥料成分含量低，垃圾中含有的重金属和有毒化学物质等对堆肥的品质会产生影响，对固体废物的减量化程度不高等问题，垃圾焚烧处理技术应用得到快速发展。目前，全国已经有二十余座大中型垃圾焚烧发电厂投入运行，还有一批焚烧厂正在建设或筹建。可以预料，随着我国城市经济的不断发展，焚烧在我国城市垃圾处理中的比例将会渐渐提高。 随着城市居民生活燃气率的提高，生活垃圾中的灰渣成分不断减小，但由于受饮食习惯影响，我国生活垃圾中的厨余含量高，垃圾热值提升并不快，原生生活垃圾低位热值大多在3300～5500kJ/kg范围，远比西方发达国家垃圾热值7500～10450kJ/kg要低，因此，开发适合我国低热值生活垃圾的焚烧技术和设备具有特别重要的现实意义。从已经建成投入运行的焚烧厂运行状况看，采纳煤助燃的流化床焚烧技术是一条有效途径。 本文介绍了由中联环保技术工程有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司和绍兴市新民热电有限公司共同开发研制的350～500t/d带外置换热器的生活垃圾焚烧循环流化床锅炉技术和运行特性。 1 垃圾焚烧锅炉基本结构和工作原理 针对生活垃圾中含有砖头、碎石和金属等不行燃物及焚烧过程产生的HCl气体会对高温金属受热面产生剧烈腐蚀等特性，垃圾焚烧循环流化床锅炉在流化床布风系统、排渣系统和锅炉受热面布置等方面都采纳了不同于常规燃煤循环流化床锅炉的结构设计，可将进入流化床内的大块不行燃物顺当排出，并防止HCl气体对高温受热面产生腐蚀。图1为带外置换热器结构的垃圾焚烧循环流化床锅炉，燃烧系统由流化床、悬浮段、高温旋风分别器、返料器和外置换热器等部分所组成。在高温旋风分别器的烟气出口布置了对流管束蒸发受热面，其后面的尾部烟道内依次布置低温过热器、省煤器和空气预热器，高温过热器布置在外置换热器内。流化床燃烧室的布风板采纳倾斜布风板，由给料口一侧向排渣口侧倾斜，超大的排渣口可将进入流化床内的大块不行燃物排出。外置换热器和流化床燃烧室设计成一体结构，其工作原理、动力特性和传热特性见文献[1]。外置换热器采纳空气流化、高温循环物料为热载体，布置在其内的过热器和HCl气体隔绝，有效地解决垃圾焚烧高温腐蚀问题。 1.流化床燃烧室 2.外置换热器 3.高温过热器 4.对流管束 5.低温过热器 6.省煤器 7.空气预热器 图1 带紧凑式外置换热器循环流化床锅炉结构示意图 2 绍兴市垃圾焚烧厂主要技术参数与系统组成 2.1 焚烧厂主要技术参数 垃圾处理量400t/d 焚烧炉型循环流化床锅炉 焚烧炉配置400t/d1 能源回收热电联产，15MW汽轮发电机组 锅炉参数额定蒸发量75t/h，压力5.3MPa，温度485℃ 烟气净化循环流化床半干法和布袋除尘 渗沥液处理垃圾贮坑渗沥液抽送喷入焚烧炉内高温氧化处理 2.2 焚烧厂系统组成与工艺流程 垃圾焚烧厂由以下系统组成垃圾贮存与给料系统；焚烧与热能回收系统；烟气处理系统；垃圾渗沥液处理系统；灰渣收集与处理系统；仪表及限制系统；给水处理系统；发电系统。焚烧厂燃烧系统工艺流程如图2所示，燃烧系统和设备组成介绍如下 图2 燃烧系统工艺流程 （1）垃圾贮存与给料系统 垃圾贮存与给料系统由垃圾贮坑、抓吊和给料设备等组成。垃圾贮坑容积可储存5～6天垃圾。垃圾抓吊一台，将垃圾从贮坑抓到给料机料槽，和对垃圾进行翻动。一台焚烧炉配两条垃圾给料线，每条线由螺旋给料机、板链输送机和拨轮机等组成。每条给料系统给料实力最大可达到焚烧炉垃圾额定处理量，当一条给料线出现故障检修时，另一条给料系统也能使焚烧炉正常运行。该组合设备给料系统对大尺寸垃圾具有肯定破裂作用，并能保持给料较为匀称。 （2）焚烧与热能回收系统 焚烧与热能回收系统由循环流化床锅炉和鼓引风机等设备组成。 （3）烟气处理系统 烟气处理系统采纳循环流化床半干法和布袋除尘工艺，该系统主要由循环流化床反应塔、布袋除尘器、给粉系统、增湿器、飞灰回送循环系统和排灰系统等组成。该工艺系统简洁、设备占地面积小、投资省、水耗量少、汲取剂利用率高，反应产物呈干粉状态易于处理。 （4） 垃圾渗沥液处理系统 垃圾渗沥水为高浓度废水，本厂将垃圾贮坑收集的渗沥液喷入焚烧炉内，采纳高温热解方法对渗沥液进行处理。 （5）灰渣收集与处理系统 垃圾焚烧厂产生的固体废弃物主要是焚烧过程产生的飞灰和炉渣。飞灰及炉渣分开收集。流化床焚烧炉排出的炉渣有机物含量几乎为零，可用于建筑或路基材料。由除尘器所收集的飞灰单独进行平安处理。 （6）限制系统 垃圾给料系统、焚烧系统、热能利用系统和烟气净化系统等采纳先进的DCS限制系统，总线式结构和分布式I/O接口。 3焚烧厂运行结果与分析 3.1 运行结果 垃圾焚烧厂于2001年8月28日点火，经过一个月左右时间的运行调试，锅炉各项指标均达到了设计要求，典型的锅炉性能检测、环保监测结果和灰渣制成建材检测结果见表1～表5。 表1 垃圾焚烧锅炉性能检测结果 项目 单位 数据 NO.1* NO.2** 过热蒸汽流量 t/h 73.7 73.46 过热蒸汽温度 ℃ 480.2 483.3 过热蒸汽压力（肯定） MPa 5.4 5.33 给水温度 ℃ 140.8 138.14 给水流量 t/h 76.92 77.2 连续排污量 t/h 3.22 3.74 换算到设计给水温度下的蒸发量 t/h 74.40 74.28 燃煤量 kg/h 6150