垃圾焚烧炉结焦的原因分析与处理措施

静jing

垃圾焚烧炉结焦的原因分析与处理措施

引言
我国城市化进程不断加快，城市生活垃圾越来越多，种类复杂，处理城市生活垃圾迫在眉睫。常见的城市生活垃圾处理方法有填埋处理、焚烧处理、堆肥处理。焚烧处理减量效果显著，可以从根源解决“垃圾围城”问题，实际生产中，垃圾焚烧锅炉因垃圾品质、炉内燃烧温度、锅炉配风等因素会使锅炉结焦，水冷壁管吸热减弱，排烟温度上升，排烟热损失加大。
本文基于某400t/d垃圾焚烧发电厂锅炉结焦的问题，提出针对性措施，以改善锅炉结焦问题，提高了锅炉热效率，保障了机组的安全、稳定运行。

设备概况

该垃圾发电厂项目工程的日处理垃圾能力为800t/d，垃圾焚烧炉采用2×400t/d三段顺推往复式炉排炉，采用无锡华光锅炉股份有限公司的多级炉排垃圾焚烧技术，炉膛为膜式水冷壁结构，烟气为三流程布置方式，锅炉为中压、单汽包自然循环水管锅炉，过热器分高、中、低三级过热器，中间设二级喷水减温器，尾部设五级省煤器。该锅炉长周期运行，结焦问题严重，主要分布于锅炉侧墙、燃烧段位置，如下图所示。

结焦原因

1、垃圾热值
垃圾种类和含水率决定其发热量的高低，发热量高低对锅炉的结焦影响程度不同。该垃圾发电厂位于河北省境内，燃料主要来源于所在市各辖区、县城市生活垃圾，主要含塑料、生活废品、边角料、工业垃圾等，其含水率不稳定，忽高忽低，热值变化明显。对比不同热值生活垃圾在相同时间内（48h）的锅炉结焦情况，如表1所示。

从表1可以看出：该垃圾发电厂燃用垃圾热值均高于设计值，垃圾热值在设计值附近锅炉无结焦，垃圾热值在8280kJ/kg时，锅炉结焦现象最为严重。
2、炉内温度
若炉膛温度控制不合理，锅炉易产生结焦问题。有研究认为，炉膛温度在850℃时，可以保证垃圾焚烧过程中产生的二嗯英彻底分解，但此时火焰中心温度在1100℃以上，飞灰易软化熔融产生流焦现象，在靠近炉膛内壁较低温度处形成焦块；另一方面，因炉膛温度测点挂焦或挂灰时，其测点温度与实际温度存在偏差，造成实际温度过高，出现锅炉结焦问题。
该垃圾发电厂在燃烧不同热值垃圾时，炉内温度均大于880℃（设计值）。停炉检查各炉膛温度测点均有挂焦现象，DCS显示炉膛测点温度按规程规定控制时，较实际温度偏高。综上所述，炉膛温度过高是导致该垃圾发电厂锅炉结焦的主要原因。
3、锅炉配风量
过量空气系数对垃圾燃烧状况影响很大，供给适当的过量空气是有机物完全燃烧的必要条件，炉内垃圾燃烧所需氧量通过锅炉配风调整，减少炉膛漏风量，维持风量平衡可以解决结焦问题。炉内风量不平衡主要表现在以下两方面：一是配风量偏低，烟气中CO含量偏高，使无机物灰渣熔点降低，锅炉内壁结焦；二是二次风机投入可靠性不高，氧量长时间偏低、风速不够，飞灰颗粒因自重而大面积沉积，在喉部上方结焦。锅炉运行中氧量长期维持在3%~5%，远低于设计值6%~8%，氧量偏低、风速不够，飞灰颗粒因自重而大面积沉积是该垃圾发电厂锅炉结焦的又一原因。
针对性措施
1、不同热值垃圾掺烧
该地区垃圾成分复杂，其含水率多变，热值不稳定，入厂垃圾应实施精细化管理，严格化验入厂垃圾热值，对高、低热值垃圾进行充分混合，控制混合后的垃圾热值在5000kJ/kg左右，锅炉结焦问题得以减缓。
2、控制炉膛温度
采取喷水降低炉膛温度的方法，结合该垃圾发电厂实际情况，一是采取降低炉膛温度运行，控制在950℃左右，避免因炉膛温度与测点温度偏差带来的影响；二是将不同热值垃圾混合后焚烧，中上部平均炉膛温度高于950℃时，向炉膛喷入锅炉连续排污扩容器回收水的方法降低炉膛温度；三是炉膛侧墙采用空气冷却。运行实践表明，这3种方法降低炉膛温度的效果明显，实测炉膛温度在二噁英分解温度可控范围，可以抑制炉膛结焦，同时锅炉连续排污扩容器回收水还可重复利用。
3、氧量控制
合理配风、控制氧量在适合范围、维持风量平衡是维持空气动力场的重要因素。正常运行时干燥预燃区、主燃烧区、燃尽区，3个区域按3：5：2配风；适当增加送风量，维持氧量在6%~8%，结焦程度在可控范围内。同时，调整燃烧时切记先调整料层后调整配风，做到超前调节、勤调整，避免大幅度调整。
结语
该垃圾发电厂所在区域的垃圾热值变化较大，加之运行控制不当，炉膛结焦问题严重。在保证二噁英分解、锅炉稳定燃烧的情况下，发电厂采用不同热值垃圾混合后焚烧，控制热值尽量在设计值附近；炉内喷水、炉膛侧墙空气冷却方法可控制炉膛温度；优化不同燃烧区域的配风比例，可提高氧量至6%~8%，这些措施对抑制锅炉结焦问题有显著效果。出现类似问题的垃圾发电企业，可结合该单位实际情况，合理运用本文阐述的相关措施解决问题。
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