垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐清灰方式優(yōu)化分析

1、垃圾焚燒電廠鍋爐清方式優(yōu)化分析摘要垃圾焚燒發(fā)電已成為城市生活垃圾處理的主流工藝而鍋爐的積灰結(jié) 焦又是影響鍋爐長周期運行的關(guān)鍵因素文通過對目前垃圾發(fā)電廠鍋爐主流清 灰方式的分析比較，試圖找出鍋爐清灰方式的最佳配置和最合理的清灰運行方 式，以期提高鍋爐的運行效率和長周期運行水平。關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電；鍋爐清灰；長周期運行引言如何提高垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備的長周期運行水平一直是業(yè)內(nèi)面臨的難題別 是當(dāng)前環(huán)保在線平臺標(biāo)記規(guī)則對年度的啟停爐時間進行了嚴(yán)格限定高焚燒余 熱爐的長周期運行時間已經(jīng)是現(xiàn)實而緊迫的任務(wù)根據(jù)各垃圾發(fā)電廠的多年運 營經(jīng)驗鍋爐的積灰結(jié)焦是影響鍋爐長周期運行的主要因素之一垃圾余熱爐的 清灰方式流

2、派眾多各有優(yōu)劣各自經(jīng)歷了不同的發(fā)展歷程各運營企業(yè)經(jīng)過多 年的摸索各自總結(jié)經(jīng)驗在新項目的設(shè)計和老項目的技改中不斷優(yōu)化改進本 文通過對比分析和實踐經(jīng)驗總結(jié)以為垃圾焚燒發(fā)電廠的鍋爐清灰設(shè)計及運營 維護提供參考借鑒，以期達到節(jié)能減排和提高設(shè)備長周期運行水平的目的。1.圾發(fā)電廠燒 余熱鍋爐系概述垃圾焚燒鍋爐由焚燒垃圾的焚燒爐和吸收熱量的余熱爐組成燒爐主要有 流化床爐型和爐排爐爐型目前主流為各種類型的爐排爐流化床爐因一氧化碳 控制難度大等原因新項目已基本不采用。為控制二噁英排放，保證爐膛溫 850 攝氏度 2 秒以上停留時間以及控制過熱器入口煙氣溫度余熱爐通常設(shè)計為三 個豎直煙道加一個水平煙道的結(jié)構(gòu)一豎直

3、煙道通常由澆注料圍合的爐墻以及 上部的水冷壁組成隨著發(fā)達城市垃圾熱值的提高目前也有很多垃圾發(fā)電廠采 用水冷爐墻第二三煙道由水冷壁圍合組成通常在第三煙道布置蒸發(fā)器屏以控 制進入水平煙道的煙溫在過熱器的耐受范圍之內(nèi)一豎直煙道因為煙溫高通常 易結(jié)焦。鍋爐水平煙道通常則由兩側(cè)墻水冷壁和布置在水平煙道中間的蒸發(fā)器、 各級過熱器和省煤器組成。蒸發(fā)器、過熱器、省煤器因為管屏節(jié)距短，受熱面管 子密集，布置緊湊，往往易積灰。12.圾焚燒余爐主要灰方式介紹2.1 鍋爐積灰對生產(chǎn)的影響2.1.1 鍋爐受熱面積灰后管屏的傳熱系數(shù)降低，熱阻增大，換熱效率大幅下 降無論是輻射換熱對流換熱導(dǎo)熱以及通常工況下的復(fù)合換熱均會造

4、成傳熱 效率下降隨著這種熱阻的積累同等燃料下鍋爐的蒸發(fā)量會逐步下降排煙溫 度會逐步上升排煙熱損失增加鍋爐熱效率下降最終造成鍋爐達不到額定出 力。2.1.2 積灰會造成鍋爐通流截面縮小，煙氣流阻增大，引風(fēng)機電耗上升，同 時煙氣流速增加對受熱面的沖刷加劇。2.1.3 積灰會造成管屏受熱不均，造成局部過熱。對布置于豎直煙道的蒸發(fā) 屏和水平煙道的蒸發(fā)器則可能造成汽水循環(huán)局部停滯，管壁過熱損壞。2.1.4 積灰達到一定程度超過自身支撐強度時可能突然坍塌堵塞下部輸灰 系統(tǒng)嚴(yán)重的造成鍋爐正壓甚至鍋爐爐膛正壓 MFT 保護動作造成主設(shè)備非停 事故。2.1.5 垃圾焚燒飛灰本身具有腐蝕性，長期附著會對管壁造成腐

5、蝕。2.2 當(dāng)前主流清灰方式介紹2.2.1 激波清灰激波清灰是利用乙炔和空氣混合氣在混合裝置中經(jīng)高頻點火在脈沖罐內(nèi)爆 燃積急劇膨脹生的高溫高速氣流經(jīng)管道和噴嘴噴入爐內(nèi)受熱面管屏區(qū)域， 產(chǎn)生的沖擊波將受熱面管束上的積灰震松脫落從而除去管束表面積灰激波 噴入爐內(nèi)的作用過程至少包括沖擊的振動氣流的吹掃聲波的振蕩等激波清 灰系統(tǒng)由乙炔供應(yīng)分配系統(tǒng)縮空氣供應(yīng)分配系統(tǒng)火混合系統(tǒng)掃系統(tǒng)、 監(jiān)視控制系統(tǒng)及各管路組成因乙炔為易燃易爆氣體乙炔管路需設(shè)置相應(yīng)的防 止回火裝置系統(tǒng)應(yīng)符合相應(yīng)的防火規(guī)范激波清灰系統(tǒng)通常由 系統(tǒng)程序控 制各系統(tǒng)參數(shù)可根據(jù)實際情況和廠家說明適當(dāng)調(diào)整統(tǒng)吹掃時間環(huán)間隔、 循環(huán)次數(shù)充氣時間等靈活可

6、調(diào)溫激波沖擊力強吹掃范圍大吹掃效果好， 但噴口正對的管束需加裝防磨瓦防止管屏被吹傷，同時激波清灰工作時噪音大， 無經(jīng)驗的人員易受到驚嚇。激波清灰裝置現(xiàn)場照片見圖一。2圖一、激波清灰2.2.2 蒸汽吹灰蒸汽吹灰是利用伸縮式蒸汽吹灰器將經(jīng)過減壓后的過熱蒸汽噴入受熱面管 屏各級間間隔利用蒸汽的吹掃和沖擊去除管束表面積灰蒸汽清灰主要分為蒸 汽聲波清灰器1、伸縮式蒸汽吹灰器和固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，垃圾發(fā)電廠主 要使用的是長伸縮式蒸汽吹灰器蒸汽吹灰系統(tǒng)通常由蒸汽供應(yīng)及減壓系統(tǒng)吹 灰器系統(tǒng)吹掃密封系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成伸縮式管子由電機驅(qū)動前進深入爐內(nèi) 吹灰區(qū)域吹灰管管子配有噴頭深入爐內(nèi)的同時管子旋轉(zhuǎn)帶動噴頭增加

7、吹掃面 積因蒸汽沖擊力強外加吹掃管深入爐內(nèi)并旋轉(zhuǎn)吹掃因此蒸汽吹灰的吹掃范 圍大，吹掃效果好。蒸汽吹掃需消耗部分蒸汽，帶走部分熱量，投運時需要先送 汽和疏水操作較復(fù)雜吹掃槍管伸縮運動時易發(fā)生卡澀汽系統(tǒng)易發(fā)生泄漏， 故障率較高維護工作量較大高溫蒸汽易吹傷受熱面管子噴口正對的管束需 加裝防磨瓦防止管屏被吹傷汽吹灰的另一缺點是蒸汽降溫后可能在煙囪等局 部區(qū)域凝結(jié)，加劇設(shè)備腐蝕，蒸汽吹灰時煙氣含水率會增加。另外，吹灰疏水具 有間斷性的特點，蒸汽吹灰排汽損失大2。蒸汽清灰裝置現(xiàn)場照片見圖二。3圖二、蒸汽清灰2.2.3 機械振打清灰機械振打清灰是利用布置在爐外的機械振打裝置通過振打桿擊打爐內(nèi)集箱 端頭通過擊

8、打振動抖落管束積灰機械振打系統(tǒng)可分為小車行進振打系統(tǒng)或單 個振打器獨立控制的振打系統(tǒng)。機械振打清灰系統(tǒng)通常由壓縮空氣供應(yīng)分配系 統(tǒng)、振打器系統(tǒng)、空氣密封系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。小車振打系統(tǒng)可以對激波和 蒸汽吹灰系統(tǒng)難以有效清灰的水平煙道各級蒸發(fā)器熱器順煙氣方向的中間部 分管屏進行清灰，因蒸汽清灰和激波清灰噴嘴通常布置在各級管屏組間的間隔， 沖擊力到達各級受熱面的內(nèi)部密集管排區(qū)域時已是強弩之末清灰力度有限存 在吹掃死區(qū)，這時位于兩側(cè)集箱端頭的振打頭的敲打則可以達到較好的清灰效 果總體而言機械振打清灰效果不如激波和蒸汽吹灰覆蓋面廣清灰整體效果 相對較差，對管屏集箱的擊打可能造成疏水管等結(jié)構(gòu)受損，造成

9、承壓部件泄露。 但機械振打不需要消耗乙炔和蒸汽只需要適當(dāng)?shù)膲嚎s空氣供給即可運行操作 安全可靠，對于管屏布置密集，清灰要求高的爐子可發(fā)揮有效的補充清灰作用。 因長期機械振打受熱面管屏下集箱角焊縫處易產(chǎn)生裂紋鍋爐發(fā)生泄漏的幾率 加大3，因此機械振打清灰不建議作為主清灰方式長期頻繁使用。機械振打清 灰裝置現(xiàn)場照片見圖三。4圖三、機械振打2.2.4 水力清灰又叫噴淋清灰鍋爐內(nèi)部比較寬敞的受熱面間隔內(nèi)將水霧化并以適當(dāng)?shù)慕?度噴射到受熱面之間的空間及受熱面管屏上霧快速蒸發(fā)形成汽流沖擊擾動及 部分水霧滲透積灰內(nèi)部并快速蒸發(fā)然膨脹從而導(dǎo)致受熱面表面的積灰結(jié)焦層 開裂并脫落從而達到清灰的目的水力噴淋清灰一般用于

10、大型垃圾焚燒爐的第 二三煙道清灰在需要水力清灰的二三豎直煙道爐頂設(shè)置水力清灰口設(shè)刀閘閥 控制開閉清灰設(shè)備將軟管和噴嘴頭沿運動軌道按要求逐個定位噴淋清灰口在 噴嘴頭靠近入口裝置時入口處的刀閘閥連鎖開啟噴嘴頭垂直沿豎直煙道上下 往返一次并同時噴出設(shè)定壓力的水霧。噴淋流量由流量測量裝置和變頻水泵控 制吹掃過程中有密封風(fēng)防止煙氣沿導(dǎo)向管漏出水力清灰對吹掃范圍內(nèi)的鍋爐 受熱面進行清灰，使用范圍受限，不適用于過熱器等管壁溫度較高的管屏清灰。2.3 各種清灰方式優(yōu)劣比較53.圾焚燒余爐清灰式運行優(yōu)化析3.1 從清灰效果保證鍋爐長周期運行分析鍋爐清灰效果不佳，日積月累煙氣阻力達到一定程度時將不得不停爐檢修，

11、因此選擇何種清灰方式運行首要考慮的便是清灰效果灰的范圍和徹底度能保 證鍋爐換熱和煙氣通流的要求從這方面考慮激波清灰或蒸汽吹灰是首選項也 是必選項蒸汽吹灰和激波清灰二者選其一通常便能保證鍋爐正常性能要求保 證在鍋爐年度大小修前不因受熱面積灰而停爐或降出力運行只選用機械清灰 則難以達成此目標(biāo)蒸汽清灰或激波清灰作為主清灰方式再輔以一種或幾種其 他清灰方式則可以達到優(yōu)異的清灰效果，鍋爐運行效率會明顯提高。3.2 從清灰運行經(jīng)濟性分析從運行經(jīng)濟成本角度考慮達到同樣的清灰效果的情況下我們按激波清灰 所需要消耗的乙炔氣體成本和將蒸汽清灰需要消耗的蒸汽按汽機發(fā)電汽耗率換 算成發(fā)電量和消耗的除鹽水成本來進行計算

12、比較據(jù)爐子大小和結(jié)構(gòu)形式每爐 每月乙炔成本在兩千至三千元不等蒸汽耗量因為吹掃時間短流量也不高以至 于大部分垃圾電廠均未裝設(shè)蒸汽吹灰用汽流量計過吹灰用汽期間的發(fā)電機負(fù) 荷來判斷對發(fā)電量影響很小幾乎可以忽略因兩種主要的清灰方式整體運行 成本均不高占電廠檢修維護和運行成本的比率極低因此運行成本可不作為選 擇如何清灰方式的主要考慮因素。3.3 從安全性和設(shè)備維護保養(yǎng)角度分析6從安全性角度考慮激波清灰所用乙炔屬易燃易爆物質(zhì)安全風(fēng)險高管理 標(biāo)準(zhǔn)高日常巡檢維護及物資運輸及出入庫管理嚴(yán)格乙炔需要采購運輸乙炔 站需要作為重點防火部位進行管理個乙炔系統(tǒng)的檢修維護工作需要辦理一級 動火票要消耗較多的人力精力進行日常

13、管理汽吹灰需要消耗過熱蒸汽， 但蒸汽從鍋爐自身主蒸汽母管接管引出取用去了采購的商務(wù)流程及物資運輸 和庫存管理的麻煩因蒸汽吹灰取用高溫高壓蒸汽減壓后供給各吹灰器蒸汽管 路存在泄漏風(fēng)險因此蒸汽吹灰依然存在安全風(fēng)險但是安全管理難度較激波乙 炔系統(tǒng)要小。激波清灰和蒸汽吹灰的日常檢修維護工作量差距不大需要加強日常巡檢 和維護激波清灰的乙炔供應(yīng)分配系統(tǒng)需要注意日常巡檢防止受損泄露激波 點火罐及其出口至爐內(nèi)的脈沖導(dǎo)管存在高溫沖刷和腐蝕的工作環(huán)境于耗損部 件需要定期檢查更換乙炔和壓縮空氣的供應(yīng)分配及混合管路控制閥門及儀器 儀表眾多點火塞和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)等精密電控設(shè)備較多對檢修維護人員的專業(yè) 水平要求較高蒸汽吹灰

14、工藝系統(tǒng)相對簡單一些但吹灰器屬于傳輸蒸汽的運動 部件，故障率相對較高，不嚴(yán)密導(dǎo)致的蒸汽泄露風(fēng)險較大。另外，鍋爐激波清灰 噴口及蒸汽清灰噴口均需要在正對的首排受熱面加設(shè)防護瓦免吹損受熱面管 子。激波清灰工作時現(xiàn)場噪音會很大容易造成人員受到驚嚇其他清灰方式對 現(xiàn)場環(huán)境的影響相對溫和。小車振打和水力清灰運行安全風(fēng)險較小安全管理難度相對較低檢修維護 工作量比兩種主清灰方式略低。3.4 建設(shè)期設(shè)備投資角度分析激波清灰需要建設(shè)乙炔站，管路布置長，精密部件較多，投資較大。蒸汽吹 灰需要在主蒸汽管道上開口工技術(shù)要求高減壓閥及吹灰器的成本較高。小車振打清灰系統(tǒng)投資相對較低。3.5 建議的垃圾焚燒余熱爐清灰方式建

15、設(shè)配置及運行優(yōu)化方案垃圾焚燒發(fā)電廠既要安全環(huán)?？煽康奶幚砩罾忠ＷC高效率發(fā)電， 因此保證主設(shè)備安全穩(wěn)定可靠運行是需要首先保證的汽吹灰和激波清灰兩種 主清灰方式因其出色的清灰效果均可作為垃圾發(fā)電廠的首選清灰方式合考慮 蒸汽清灰略有優(yōu)勢為保持更持久的長周期運行水平提高電廠運營管理水平和7配置標(biāo)準(zhǔn)以及保障垃圾發(fā)電廠更出色的鍋爐運行效率建議鍋爐清灰方式配置 采取以一種到兩種主清灰方式交錯布置再輔以一到兩中輔助清灰方式的配置方 案對于配置多重清灰方式的垃圾發(fā)電廠建議激波清灰和蒸汽吹灰每天各工作 一次小車振打每周工作一次主清灰方式保證普遍全面的清灰小車振打通過 對激波和蒸汽吹灰沖擊力較弱的各級受熱面中間管排集箱端頭的擊打以讓各 級中間位置的管屏也得到良好的清灰效果灰的效果和頻次需要通過每次清灰 時觀察鍋爐灰斗下部輸灰裝置的下灰量來判斷和調(diào)整，從而達到最