循环流化床垃圾焚烧技术特点及运行调节

1、循环流化床垃圾焚烧技术特点及运行调节循环流化床垃圾焚烧技术特点及运行调节方朝军1 成超 姜志红 王武忠（杭州锦江集团 浙江 杭州 310005 连云港晨兴环保产业有限公司 江苏 连云港 222000 ）摘摘 要要：随着城市生活垃圾产量与日俱增及环保要求的不断提高，采用循环流化床(CFB)燃烧技术逐渐在城市生活垃圾的资源化利用方面扮演越来越重要的角色，本文简要探讨循环流化床焚烧垃圾技术的特点及运行过程中重要参数的优化调节。关键词关键词：城市生活垃圾；循环流化床焚烧技术；运行调节CHARACTERISTICS OF MUNICIPAL SOLID WASTE CIRCULATING FLUIDIZ

2、ED BED TECHNOLOGY AND OPERATION REGULATIONFang chao-jun; Cheng chao;Jiang zhi-hong; Wang wu-zhong(Hangzhou Jinjiang Group, Hangzhou Zhejiang310005, Lianyungang Chenxing environmental protection industry co., LTD, Lianyungang jiangsu 222000)ABSTRACT:With city life garbage output increases and the req

3、uirement of environmental protection is increasing,The circulating fluidized bed (CFB) combustion technology in municipal solid waste resource utilization gradually plays a more and more important role,This paper 1 作者简介：方朝军，(1974- )男，工程师，长期从事循环流化床垃圾焚烧技术的工程调试、运行管理工作。briefly discusses the characterist

4、ics of the circulating fluidized bed incinerator technology and operation key parameter optimization in the process of adjustment.KEYWORDS: Urban living garbage;Circulating fluidized bed incinerator technology;Operation adjustment1 1、概述、概述二十世纪八十年代以来，固体废弃物的排放急剧增加，造成的大气污染、地下水污染、土壤污染、自然景观破坏等问题日趋严重。固体废弃

5、物分为工业垃圾和城市生活垃圾两种，城市生活垃圾的产量是惊人的，据初步统计，中国 2010 年城市生活垃圾总量约为 2.5 亿吨。如何有效地处理这些城市生活垃圾，使之资源化、减量化和无害化（即三化） ，成为当前世界各国十分关注的课题。对城市生活垃圾的常用处理方法有填埋、堆肥、焚烧等，其中以焚烧处理方法为佳，符合“三化”的要求。城市生活垃圾焚烧技术在美国、日本等发达国家已得到广泛应用，并产生了良好的环保与社会效益。焚烧垃圾、回收能源的办法是我国处理城市生活垃圾处置的一个主要发展方向。目前，垃圾焚烧锅炉主要有炉排炉、循环流化床锅炉、熔融焚烧炉以及旋转窑炉。2 2、循环流化床垃圾焚烧技术、循环流化床垃

6、圾焚烧技术循环流化床锅炉是采用热风把一定尺寸的固体颗粒物作为加热载体（如石英砂）吹起来，在炉膛内不断沸腾，翻滚，搅动，被吹出炉膛的灰料经布置在炉膛出口的高效高温旋风分离装置分离后由返料装置送回炉膛下部反复循环燃烧，流化床内气固混合强烈，传热传质速率高。新加入的燃料随即被炉膛内大量灼热的床料包围，具有非常好的加热和着火条件，燃烧充分，故对焚烧成分复杂、热值低、水份高的城市生活垃圾适应性非常好。当前我国城市生活垃圾的突出特点是含水率高，一般为4565%；热值低，一般在 4200-5024Kj/kg左右；有机成分高，厨余类有机生活垃圾部分约占 4060%；垃圾中可回收成分低，约占 1025%。循环流

7、化床燃烧技术是专门针对低热值燃料而开发的，流化床焚烧低热值的垃圾有较高的效率，燃烧效率可高达 95以上，而且对燃料成分变化不敏感；当热值不足，需投入辅助燃料以维持热平衡时。通过实践运行，完全实现了焚烧的充分性、可靠性，而且由于循环流化床独特的燃烧方式，其气体有害物的排放量少于其它焚烧方式。国内一些著名高等院校对垃圾焚烧机理的理论与实验研究已为流化床垃圾焚烧炉的设计提供了必要的设计依据。早在上世纪九十年代末，根据我国垃圾的特点以及焚烧垃圾流化床锅炉的特点，杭州锦江集团和浙江大学共同研究，开发出了异重型循环流化床垃圾焚烧炉。该种炉型按国家政策要求的垃圾与煤重量比95：5 的规定进行设计的，实现单炉

8、日处理生活垃圾 300-800 吨。3.3.循环流化床垃圾焚烧主要设备技术循环流化床垃圾焚烧主要设备技术 3.1.3.1.垃圾进料装置垃圾进料装置由于中国国情的特殊性，国内的城市生活垃圾未采取严格分类、成分特别复杂；目前国内现有的分选、破碎设备可靠性比较差，当前的流化床焚烧炉没有将垃圾破碎到一定粒度（如 110mm） ，所以必须开发出能将原始垃圾（尽管其中可能含有木头、金属和砖石等不规则物体）通过机械分选顺利送入炉膛的进料装置。杭州锦江自主研发无轴双螺旋垃圾进料装置，垃圾经过预处理（除去建筑垃圾、铁制品、玻璃、木块等） ，由无轴双螺旋垃圾进料装置将垃圾输送至焚烧炉内，因无轴双螺旋垃圾进料装置可

9、以有效的避免垃圾缠绕、垃圾大件的卡涩，保证垃圾输送的均匀性，避免垃圾焚烧时高温烟气的溢出，很好的维护了现场环境及设备运行环境，同时也极大程度上提升锅炉热效率。3.2.3.2.受热面防腐技术受热面防腐技术垃圾焚烧时由于其原始组成中含有大量的塑料，会生成具有很强腐蚀能力的HC1(金属高温腐蚀曲线见附图一),为降低氮的氧化物生成，需要分级燃烧，炉膛内形成还原气氛。（下图 金属高温腐蚀曲线） 图一：金属高温腐蚀曲线图一：金属高温腐蚀曲线 针对焚烧垃圾流化床锅炉的这一特性，采用低温过热器采取逆流顺列，高温过热器采取顺流顺列，烟气经过低温过热器再经过高温过热器，可以有效地避免含腐蚀性气体的高温烟气对高温过

10、热器的冲刷，并获得较高的蒸汽参数。以晨兴环保为例：处理城市生活垃圾 400500t/d 的锅炉，可产生蒸汽 34-45t/h，蒸汽压力为 3.82 MPa，蒸汽温度为 450或 485。3.3.3.3.污染物脱除技术污染物脱除技术一般而言，利用流化床可实现炉内脱硫、除 HCI 等，并有效地降低氮的氧化物NOx 的生成。根据晨兴环保测试的结果：HCL、 NOx、S0 x 等均远低于国家排放标准，由于采用流化床焚烧技术，有机物充分燃尽，二恶英含量非常低，实测结果仅为0.045 ng/Nm3。3.4.3.4.灰渣综合利用技术灰渣综合利用技术对流化床排出的灰渣经重金属检测合格且磁选除去金属（回收） ，

11、并进行简单破碎后，即可成为生产水泥、砖等的原料之一。4.4.循环流化床垃圾焚烧炉运行工况分析循环流化床垃圾焚烧炉运行工况分析4.14.1一次风量运行中的调整分析一次风量运行中的调整分析4 4.1.1.1.1一次风量大一次风量大对受热面的磨损、结对受热面的磨损、结焦的分析焦的分析一次风量大，密相区的床料流化速度高，磨损是颗粒速度的3次方以上的关系，一次风量大，使密相区上移，灰的浓度增加、灰的颗粒直径大，加重了磨损。一次风量大，使大量的粒径较粗的床料带出炉膛，被分离器捕捉分离加大了灰的循环量，一次风量大造成大量末经燃烧充分的煤颗粒带出炉膛，有的末能被分离器捕捉造成飞灰含炭量高，大部分燃尽未燃尽颗粒

12、物质进入尾部烟道再次燃烧，高低过受热面出现结焦现象。一次风量大，垃圾中的碱金属物质本应随着炉渣排出炉外，却被带出炉膛粘附在低过、省煤器上，造成受热面的传热能力下降，阻力加大，甚至积灰堵塞，影响锅炉的负荷接带和安全运行。玻璃态的物质在500-800时软化，有粘性，冷却后变硬，玻璃态物质在受热面上“搭桥” ，增加了烟气的阻力，造成烟气流动不均匀，形成烟气走廊，造成受热面局部磨损。一次风量大、飞灰的颗粒大、灰浓度高，易造成对流管束、高过、低过、省煤器、空气预热器的磨损。布袋除尘器在大颗粒高浓度的灰反复冲击下也易磨擦冲刷损坏，同时由于灰浓度高布袋除尘器的阻力对时间的积分数值大，增加了引风机电耗。4 4

13、.1.2.1.2一次风大对负荷的分析一次风大对负荷的分析一次风量大，循环倍率高带负荷能力强，但垃圾入炉不均匀性和垃圾热值变化时对主蒸汽压力（流量或负荷）扰动大，运行中垃圾一旦短时中断必造成燃烧份额下移，炉膛中上部吸热减少，炉膛下部密相区有浇筑料，吸热能力相对较差，本来燃料燃烧产生的热量和灰循环带走的热量处在一个相对平衡状态，一旦燃料质和量发生变化而循环倍率不会立即减少，必造成炉膛内热量出现暂态平衡过程，炉膛内温度降低，对流、辐射换热能力下降，造成汽压下降、负荷下降。4 4.1.3.1.3一次风大对床料流化的分析一次风大对床料流化的分析一次风量大，许多本应留在炉膛底部或留在炉膛进行内循环的粒径较

14、大的颗粒被带出炉膛，在分离器捕捉入炉循环中耗损，形成飞灰，造成灰渣比例增大，细颗粒有润滑粗床料的作用，过多地消耗细颗粒，留在床层上的将是粒径较大的颗粒，恶化了床料的流化特性，易使床料结焦。4 4.1.3.1.3一次风一次风量量大对烟气排放参数的分析大对烟气排放参数的分析一次风量大，二次风相对较小，炉中高热值 CO 燃烧不彻底造成能量损失也增加了对环境的污染物排放。4 4.1.4.1.4 一次风一次风量量大对电耗的分析大对电耗的分析一次风风压高，同样风量的情况下，一次风量比二次风量消耗的功率大造成厂用电高。一次风量大，炉膛内压力场上移，在炉膛内某点要获得同样的负压引风量必须加大。一次风量大，引风

15、量也大，在半干式反应塔布袋除尘器上消耗的功率也大，引风电耗高。4 42 2 运行中对料层厚度的分析运行中对料层厚度的分析由于垃圾成份的复杂性，特别是垃圾中的密度大、体积大的垃圾形成的床料，不符合循环流化床的基本要求，布风板本应是恒阻力特性的部件，垃圾中的大块物、废铁沉积在布风板上，在阻力测量时这部分也算作总料层阻力，所以根据冷态试验的方法计算出热态的料层高度、流化状况必然严重偏离实际情况，超出了流化床锅炉理论指导的范围。垃圾焚烧循环流化床炉内的实际工况是：鼓泡态和流化态共存。一方面大块物密度大的垃圾、煤颗粒不能被一次风流化沉积在床底形成鼓泡运行状态，另一方面煤的细颗粒和垃圾中的密度小，颗粒小的

16、形成的床料在粗床料的上部运行呈流化状态。这两种并存的状态极易受各种扰动而被破坏。用冷态试验的方法表示炉内的粒层高度和流化特性必须和实际工程偏差太多，尤其是未经严格破碎的生活垃圾更不能用冷态试验的方法描述热态炉内的状态。冷态试验要求风量进行标定，并要求准确，工程实践中受现场安装条件、气体的温度，工况等影响实际上是做不到准确的，满足不了工程所需。从实际循环流化床垃圾焚烧炉内热态的床料摸拟试验看也不遵守一般循环流化床规律，绘出的曲线是相当离散的，临界流化点是不存在的。 （晨兴环保1#炉存在冷态试验和热态运行中料层相差偏大，运行中低料层时实际的料层和DCS显示的数据计算值基本相符，但是随着运行时间长，运行料层提高到