內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐解決垃圾焚燒發(fā)電的幾個(gè)問題

1、.內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐解決垃圾焚燒發(fā)電的幾個(gè)問題發(fā)布人：發(fā)布時(shí)間：2012-08-13瀏覽次數(shù)：0摘要：內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐解決了在垃圾焚燒發(fā)電過程中存在的金屬高溫腐蝕等技術(shù)難題。該文對此進(jìn)行了闡述。 關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;垃圾發(fā)電;高溫腐蝕;不可燃物 0引言 隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，城市生活垃圾以及工業(yè)廢棄物的處理目前已成為一個(gè)重要的社會(huì)問題。要達(dá)到垃圾的無害化、減容化、資源化的目的，直接焚燒并利用余熱供汽或發(fā)電是一個(gè)有效的途徑，也是發(fā)展的必然趨勢。 目前國內(nèi)外的垃圾焚燒方式主要有四種：爐排式層狀燃燒、流化床燃燒、旋轉(zhuǎn)式燃燒以及等離子弧燃燒，而采用較多的是前兩種。一般的爐排爐由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所限，存在著設(shè)

2、備可靠性差。燃燒溫度偏高、高溫腐蝕及二次污染等缺陷。流化床燃燒是六十年代初發(fā)展起來的一種新的清潔燃燒技術(shù)，與爐排滬相比，具有燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大、SO2及NOx排放低、熱強(qiáng)度高、對燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。目前，低參數(shù)的垃圾發(fā)電裝置已經(jīng)有了較多的應(yīng)用，然而垃圾發(fā)電要向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，仍面臨著如高溫腐蝕等一些技術(shù)難題。 九十年代初，日本茌原制作所在無破碎回旋流型流化床燃燒爐的基礎(chǔ)上，開發(fā)了內(nèi)循環(huán)式流化床鍋爐。它采用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)、利用傾斜的隔墻將燃燒室分割成主燃燒室和熱回收室兩部分，而只在熱回收室內(nèi)布置床內(nèi)受熱面，通過爐下送風(fēng)的配合形成了如圖1所示的（A）、（B）、（C）三個(gè)循環(huán)流組成的復(fù)合循

3、環(huán)。內(nèi)循環(huán)流化床技術(shù)解決了垃圾焚燒發(fā)電的一些技術(shù)難題，成為垃圾焚燒設(shè)備的最佳選擇。圖1內(nèi)循環(huán)式流化床鍋爐的循環(huán)狀態(tài) 1垃圾焚燒發(fā)電的幾個(gè)技術(shù)難題 1.1傳熱管的高溫腐蝕 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，垃圾的成分也在發(fā)生變化。城市垃圾中的塑料類的含量不斷增加，而工業(yè)廢棄物中更是含有大量的塑料制品。由于塑料中的Cl元素在燃燒時(shí)產(chǎn)生HCl，在高溫條件下對傳熱管的金屬壁面產(chǎn)生腐蝕。另外，垃圾中的Na、K等堿性金屬化合物沉積附著于金屬表面，會(huì)加劇金屬的腐蝕。在目前的垃圾焚燒發(fā)電鍋爐中，為了避免HCl的高溫腐蝕，一般只能采用低溫低壓參數(shù)，以降低受熱面壁溫。 1.2不可燃物排出不良 要發(fā)揮流化床鍋

4、爐的優(yōu)點(diǎn)，必須維持良好的流化效果。由于垃圾成分的多樣性，存在著一些阻礙流化的不利因素： （1）不流動(dòng)物體的堆積磚瓦、石塊、金屬等粗大重物; （2）細(xì)長不可燃物的纏繞鐵絲、電纜、管子等; （3）鹽類的爐內(nèi)蓄積Na、K等低熔點(diǎn)物質(zhì)的增加，使流化介質(zhì)的粘性增大。 當(dāng)采用流化床鍋爐直接焚燒垃圾時(shí)，如果不能有效地把爐內(nèi)不可燃物分離出來并排出爐外，將導(dǎo)致流化床的失效。沸騰護(hù)、循環(huán)流化床鍋爐的上下垂直方向的流動(dòng)方式均不能解決這一技術(shù)難題。 2內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)上所采取的措施 2.1高溫腐蝕對策 2.1.1維護(hù)熱回收室環(huán)境 料層內(nèi)煙氣取樣分析的結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，主燃燒室的煙氣含氧量極低，而燃燒

5、產(chǎn)物CO、CO2含量則較高，表明燃料的揮發(fā)份及腐蝕性氣體在主燃燒室內(nèi)幾乎已經(jīng)燃盡，并且上升至爐頂，而進(jìn)入熱回收室的是被加熱的流化介質(zhì)和一部分固定炭，熱回收室的氧濃度接近于空氣，而CO、CO2的濃度很低，可以說在熱回收室內(nèi)幾乎沒有進(jìn)行燃燒。也就是說，即使燃料中含有腐蝕成分，熱回收室環(huán)境也不會(huì)受其影響。由于氧濃度高，產(chǎn)生的還原性氣體很少。熱回收室中的弱流化床（移動(dòng)床）方式也減輕了沉積物在金屬表面的附著。 表1層內(nèi)燃燒氣體分析結(jié)果2.1.2蒸發(fā)管布置在主燃燒室 蒸發(fā)管的蒸汽壓力即使達(dá)到6.3MPa，蒸汽溫度也僅為280左右，管壁溫度約為310，燃燒產(chǎn)物中即使含有HCl、Cl2氣體也不用擔(dān)心腐蝕的問題

6、。而設(shè)計(jì)上將飽和蒸汽壓力提高到6.3MPa水平不存在什么問題。安裝于日本豐田汽車公司的一臺(tái)工業(yè)廢棄物混燒內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，其汽包壓力即達(dá)到6.1MPa。因此，完全可以將蒸發(fā)管布置于環(huán)境惡劣的主燃燒室內(nèi)。 2.1.3過熱器布置在熱回收室 針對HCl引起的高溫腐蝕，目前單靠提高過熱器管的材質(zhì)級別已難以解決問題。而內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐采用的方法是，盡量使過熱器管不接觸腐蝕性煙氣。 如圖1所示，內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐用傾斜的隔墻將燃燒室分割成中間的主燃燒室和兩側(cè)熱回收室，垃圾的燃燒過程主要在主燃燒室進(jìn)行，而把過熱器布置于非腐蝕環(huán)境下的熱器回收室的料層內(nèi)。這樣，在一定的溫度范圍內(nèi)，過熱器采用一般的不銹鋼材料

7、就可滿足耐腐蝕的要求。日本豐田汽車公司所使用的內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐采用雙床型式，即將流動(dòng)床分割成兩部分，一部分為垃圾混燒，另一部分為燃煤，過熱器則布置在燃煤流動(dòng)床的熱回收室內(nèi)，從而進(jìn)一步避開了HCl腐蝕環(huán)境。2.2不可燃物對策 內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的流化方式采用回旋流（如圖1所示）。在爐下兩側(cè)較強(qiáng)流化風(fēng)的作用下，主燃燒室兩側(cè)的床料激烈上揚(yáng)，并在傾斜隔板的層流作用下流向中間，而中間的床料在較弱流化風(fēng)的作用下緩慢下降，并借助于向兩側(cè)下方傾斜的爐床，從而形成了兩個(gè)相向的回旋流。在回旋流的作用下，粗重異物逐漸沉降匯集于兩側(cè)下方的不燃物排出口而排出爐外。針對垃圾成分的多樣性，回旋流方式具有以下優(yōu)點(diǎn)。 （1）異物分離排出能力大; （2）鐵絲等能夠球形化，易于排出; （3）鹽類的容許濃度較高，能提高垃圾焚燒能力，保證燃燒穩(wěn)定。 為防止由不可燃物引起的故障，在主燃燒室的回旋流內(nèi)不布置埋管受熱面，只在熱回收室內(nèi)設(shè)置傳熱管，并在主燃燒室與熱回收室之間設(shè)置隔柵。以限制不可燃物流入熱回收室。一部分較小的不燃物透過隔柵縫隙進(jìn)入熱回收室，隨著下降循環(huán)流的作用，從爐下的不燃物排出口排出爐外。 總之，內(nèi)