蒸汽吹灰器在垃圾焚燒機(jī)械爐排爐中的應(yīng)用實(shí)踐

蒸汽吹灰器在垃圾焚燒機(jī)械爐排爐中的應(yīng)用實(shí)踐摘要：垃圾焚燒爐的飛灰熔點(diǎn)低，容易在鍋爐受熱面積灰結(jié)焦，形成局部煙氣走廊和煙氣通道堵塞，最終導(dǎo)致鍋爐被迫停運(yùn)下來進(jìn)行清灰打焦，從而影響了鍋爐的可用小時(shí)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒爐能夠長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，文章對蒸汽吹灰器在垃圾焚燒機(jī)械爐排爐中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：蒸汽吹灰器；垃圾焚燒爐；積灰結(jié)焦；鍋爐效率；生活垃圾文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1生活垃圾焚燒爐設(shè)備概況介紹本次試驗(yàn)選用的鍋爐結(jié)構(gòu)為第一、二、三垂直通道均為水冷壁結(jié)構(gòu)，第三煙道后的水平煙道依次布置一級蒸發(fā)受熱面、三級過熱器、二級過熱器、一級過熱器、二級蒸發(fā)受熱面、二級省煤器和一級省煤器。改造清灰裝置為哈爾濱現(xiàn)代提供的乙炔激波吹灰器，布置在尾部水平煙道兩側(cè)，按上、中、下三層布置于每個(gè)受熱面的迎風(fēng)面，共42個(gè)吹灰點(diǎn)（罐）。改造前一運(yùn)行周期中，連續(xù)運(yùn)行912h，有效利用小時(shí)數(shù)為830.4h。水平煙道嚴(yán)重積灰結(jié)焦，煙氣差壓達(dá)1100Pa（檢修新投運(yùn)鍋爐為100～200Pa），難以維持爐膛負(fù)壓。投運(yùn)10天后，鍋爐排煙溫度達(dá)220℃，運(yùn)行40天后至停運(yùn)前排煙溫度達(dá)245℃。2生活垃圾焚燒爐積灰結(jié)焦的因素垃圾焚燒與一般燃料燃燒相比，垃圾熱值低而含水量高，質(zhì)地低劣；焚燒過程極為復(fù)雜，氣、液、固體多項(xiàng)反應(yīng)混合發(fā)展，多孔介質(zhì)中的傳遞、同相和異相間傳遞交互發(fā)生，并受晶界過程、電化學(xué)過程和應(yīng)力演變過程等多重因素的影響。另外，由于垃圾形狀不均，質(zhì)量隨季節(jié)、年代和地區(qū)而變化，相應(yīng)的熱值變化幅度較大，焚燒過程中煙氣溫度和成分波動也很大，所以垃圾焚燒環(huán)境中發(fā)生的結(jié)渣比一般燃料燃燒過程更復(fù)雜。從垃圾飛灰的實(shí)際的灰熔融特性來看，其變形、軟化、熔融溫度明顯低于粉煤灰的溫度，基本上在1050℃時(shí)發(fā)生軟化，較煤灰低約200℃，且試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此三個(gè)溫度點(diǎn)差距不大或分界不明顯，可以說垃圾本身的固有特性，決定了垃圾焚燒爐易于結(jié)焦的特點(diǎn)。3生活垃圾焚燒爐積灰結(jié)焦的影響生活垃圾焚燒爐積灰結(jié)焦所產(chǎn)生的影響主要包括以下五個(gè)方面：（1）鍋爐內(nèi)積灰結(jié)焦最直接的影響是導(dǎo)致鍋爐煙氣流道阻塞，爐內(nèi)煙氣負(fù)壓無法維持而被迫停運(yùn)；（2）由于鍋爐受熱面積灰結(jié)焦導(dǎo)致受熱面熱阻增加，使排煙溫度大幅增加，導(dǎo)致鍋爐效率降低；（3）在焚燒爐內(nèi)積灰結(jié)焦，加大鍋爐本體承重，特別是焚燒爐的耐火保溫材料，焦塊在重力作用下易將澆注料拉掉或局部脫落；（4）受熱面大面積積灰結(jié)焦，給停爐檢修帶來極大的困難，增加檢修維護(hù)量，同時(shí)也給檢修人員帶來安全與健康風(fēng)險(xiǎn)；（5）因積灰結(jié)焦造成鍋爐運(yùn)行周期短，機(jī)組啟停頻繁，大大損害了鍋爐及配套的汽輪發(fā)電機(jī)組壽命。4解決生活垃圾焚燒積灰結(jié)焦的對策與措施在鍋爐運(yùn)行中，因無法控制入廠垃圾品質(zhì)與成分，且鍋爐運(yùn)行周期短的首要因素是水平煙道中受熱面嚴(yán)重積灰結(jié)焦，導(dǎo)致煙氣通道受阻，最終被迫停運(yùn)，故僅能從技術(shù)方面采取措施加以控制，并將解決水平煙道內(nèi)受熱面積灰結(jié)焦作為首要任務(wù)。4.1降低水平煙道的入口煙溫水平煙道設(shè)計(jì)入口煙溫為625℃，改造前鍋爐運(yùn)行20天后，水平煙道入口煙可達(dá)700℃～750℃。當(dāng)煙溫達(dá)700℃以上時(shí)，由于粉塵已處下軟化狀態(tài)，極易在受熱面沉積而積灰結(jié)焦，且積灰后水冷壁換熱效率大幅下降。為此在第二、三煙道水冷壁增設(shè)蒸汽吹灰器，以增加水冷壁換熱效率。4.2改善水平受熱面清灰裝置效率為進(jìn)一步提高受熱面清灰效率，將積灰結(jié)焦嚴(yán)重的一級蒸發(fā)管、三級過熱器受熱面清灰裝置改為吹灰效果更佳的伸縮式蒸汽吹灰器。4.3根據(jù)鍋爐積灰結(jié)焦原因分析制定應(yīng)對措施和改造方案鑒于J市垃圾產(chǎn)生量大的因素，為減少改造對垃圾處理量的影響，利用兩次停爐檢修期間進(jìn)行改造實(shí)施。第一次停爐檢修期間，在二、三煙道進(jìn)行水冷壁管拉稀改造以及增設(shè)吹灰器安裝檢修平臺。第二次停爐檢修期間，對水平煙道原吹灰口進(jìn)行改造，以及蒸汽吹灰器的安裝與調(diào)試。4.3.1吹灰器氣源選取?？紤]到改造區(qū)域受熱面均為高溫區(qū)，為避免吹灰過程使受熱面急劇冷卻，故選取新蒸汽（壓力為3.90MPa，溫度為390℃）作為吹掃氣源，同時(shí)蒸汽足夠高過熱度也可減少管道中產(chǎn)生水沖擊的可能，管道預(yù)熱過程中的疏水就近排入鍋爐定期排污系統(tǒng)。4.3.2在二、三煙道中安裝，在第二煙道采用左右兩側(cè)布置，每側(cè)上下布置2臺吹灰器，共計(jì)4臺，分別在第二煙道約20.2m層和約26.10m層處；第三煙道采用左右兩側(cè)布置，每側(cè)布置3臺吹灰器，共計(jì)6臺，再分別布置在第三煙道17.70m層、20.7m層、25.72m層三處。為便于安裝檢修在第二和第三煙道的19.50m和25.38m兩側(cè)原設(shè)有1000mm寬的平臺。4.3.3在一級蒸發(fā)管、三級過熱器和二級過熱器之間呈上、下兩層布置4臺長伸縮式吹灰器，均布置在鍋爐左側(cè)，上部標(biāo)高29.93m處，下部標(biāo)高25.00m處，原27.91m和25.38m的兩側(cè)各設(shè)有1000mm的平臺過道，二級過熱器過道外側(cè)設(shè)有立柱，就地安裝有激波吹灰器，改造時(shí)將原激波吹灰器拆除并封堵原乙炔和空氣管路。4.4蒸汽吹灰器的技術(shù)參數(shù)應(yīng)用于水平煙道蒸發(fā)管與過熱器的長伸縮吹灰器技術(shù)參數(shù)列于表1中，長伸縮式吹灰器合計(jì)4臺，清灰范圍覆蓋一級蒸發(fā)受熱管（67.8m2）、三級過熱器（309.4m2）和二級過熱器（501.6m2），合計(jì)吹掃面積可達(dá)878.8m2。應(yīng)用于第二、三煙道爐膛內(nèi)的短伸縮吹灰器技術(shù)參數(shù)列于表2中，短伸縮式吹灰器合計(jì)10臺，主要布置于二、三垂直煙道中，單臺吹灰器理論清灰范圍可覆蓋19.6m2，合計(jì)吹掃面積可達(dá)196.3m2，約點(diǎn)總水冷壁面積的21.00%。53#爐蒸汽吹灰器改造項(xiàng)目費(fèi)用（1）鍋爐壁拉稀管、吹灰器安裝孔安裝、鋼結(jié)構(gòu)改造等材料費(fèi)7萬元，施工費(fèi)8萬元，小計(jì)15萬元；（2）吹灰器設(shè)備費(fèi)用（含安裝、調(diào)試）為47萬元；（3）單臺鍋爐改造合計(jì)費(fèi)用為62萬元。6蒸汽吹灰改造后的效果分析6.1吹灰器運(yùn)行成本分析6.1.1改造后運(yùn)行方式在日常運(yùn)行中，乙炔吹灰3、4路每兩小時(shí)一次（1、2、5路隔斷），改造后蒸汽吹灰每天長、短各運(yùn)行2次。6.1.2改造后撤銷了3個(gè)集箱的乙炔吹灰，根據(jù)月統(tǒng)計(jì)，得出日均少用4瓶乙炔；乙炔單價(jià)為60元/瓶。每天節(jié)省240元乙炔費(fèi)用。6.1.3改造后日蒸汽吹灰用蒸汽量為2120kg，按汽輪機(jī)汽耗4.86kg/kWh計(jì)算，耗用蒸汽可以發(fā)電約436度，電價(jià)按0.65元/度，折合人民幣為283.5元。6.1.4消耗除鹽水1060kg，價(jià)值15.9元，耗電0.4元。6.1.5按鍋爐年運(yùn)行340天計(jì)算，年增加運(yùn)行成本為340×（283.5+15.9+0.4-240）=20332元。6.2維護(hù)成本分析改造后3#爐激波吹灰點(diǎn)減少12個(gè)，增加14個(gè)蒸汽吹灰點(diǎn)，蒸汽吹灰器年維護(hù)成本較低，主要為內(nèi)外管密封填料、閥門密封填料和行程開關(guān)。激波吹灰系統(tǒng)年維護(hù)成本相對較高，吹灰罐兩年更換一次1800元、吹灰管道彎頭每季度更換一次100元、火花塞每半年更換一次100元，單個(gè)吹灰點(diǎn)年維護(hù)成本大約1100元。改用蒸汽吹灰后年節(jié)約維護(hù)成本13200元。6.3鍋爐效率分析吹灰器改造前，各項(xiàng)煙溫溫升速度較快，一級蒸發(fā)器入口煙溫最高達(dá)750℃，排煙溫度是呈連續(xù)上漲態(tài)勢，在停爐檢修前運(yùn)行40天時(shí)，排煙溫度高達(dá)245℃。而改造后，各項(xiàng)煙溫溫升速度平緩，一級蒸發(fā)器入口煙溫最高溫為550℃，而排煙溫度在焚燒爐運(yùn)行4個(gè)月后僅達(dá)225℃左右，相當(dāng)于改造前焚燒爐運(yùn)行25天時(shí)的工況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值一般排煙溫度每升高10℃～15℃，測鍋爐效率降低約1%，預(yù)計(jì)鍋爐運(yùn)行20天后，鍋爐效率約降低1%，鍋爐運(yùn)行后期降低值可達(dá)2%。同時(shí)根據(jù)W市節(jié)約能源監(jiān)測站歷年測試結(jié)果比較，改造前，打焦清灰后一個(gè)月時(shí)對鍋爐進(jìn)行熱平衡測試，鍋爐熱效率80.17%；改造后，鍋爐運(yùn)行一個(gè)月對鍋爐進(jìn)行熱平衡測試，鍋爐熱效率81.27%。測試結(jié)果充分證明了鍋爐受熱面積灰結(jié)焦導(dǎo)致受熱面熱阻增加，導(dǎo)致排煙溫度大幅增加，鍋爐效率明顯下降。6.4鍋爐運(yùn)行周期影響分析改造前，鍋爐運(yùn)行周期為45天左右。由于焚燒爐的嚴(yán)重結(jié)焦，改造前平均1.5個(gè)月左右需停運(yùn)打焦清灰一次。改造后，基本可以保證4個(gè)月以上打焦清灰一次。年均減少停爐次數(shù)5次，按每次停爐時(shí)間為4天計(jì)，則改造后鍋爐運(yùn)行時(shí)間較改造前多20天。全廠一年可多處理城市生活垃圾20×1200噸=24000噸，增加收益24000×78+24000×噸垃圾收益=4564080元6.5鍋爐啟停對機(jī)組壽命的影響從設(shè)備壽命分析，鍋爐啟停焚燒爐內(nèi)爐墻、前后拱要承受劇烈的溫度變化和交變應(yīng)力，從而縮短焚燒爐使用壽命。余熱爐汽包、汽水分離裝置壽命都和鍋爐啟停次數(shù)關(guān)系很大；對于汽輪機(jī)更是如此，啟停是汽輪機(jī)運(yùn)行中的兩個(gè)重要階段，其不僅影響著汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，而且影響著汽輪機(jī)的使用壽命。蒸汽吹灰改造后單臺爐年減少啟停5次，汽輪機(jī)組啟停年減少15臺次。從機(jī)組啟停費(fèi)用分析。每次鍋爐啟動用柴油約3T，加上廠用電及汽水損失約合1.5萬元，年節(jié)約（0.88×3+1.5）×15=62.1萬。6.6項(xiàng)目每年帶來的經(jīng)濟(jì)效益在經(jīng)濟(jì)效益上每年可帶來456.41+62.1-2.03+1.3=517.77萬元的收益。7思考與探討、結(jié)論7.1思考與探討鍋爐長周期運(yùn)行，是體現(xiàn)焚燒廠管理團(tuán)隊(duì)運(yùn)營水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。目前增加了焚燒爐蒸汽吹灰、一級空氣預(yù)熱器增加了換熱面積、滲濾液回噴爐膛等技術(shù)改造工作。7.1.1一級空氣預(yù)熱器增加換熱面積后，有效地提高了一次風(fēng)溫，對焚燒爐一段、二段垃圾起到了更好的加熱作用，加強(qiáng)垃圾干燥效果，保證鍋爐運(yùn)行工況的穩(wěn)定性，有利于鍋爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行。（下轉(zhuǎn)第78頁）（上接第61頁）7.1.2滲濾液回噴系統(tǒng)根據(jù)焚燒爐燃燒狀況合理控制滲濾液回噴量，在保證焚燒質(zhì)量的同時(shí)采用霧化噴射滲濾液使?jié)B濾液在爐膛內(nèi)均勻蒸發(fā)，從而輔助控制爐膛溫度在850℃～950℃之間，保證了燃燒工況的穩(wěn)定。7.1.3增加蒸汽吹灰后，焚燒爐打焦清灰周期明顯增加。目前影響鍋爐長周期運(yùn)行的另一因素是喉部結(jié)焦問題。在第一次試驗(yàn)運(yùn)行階段，因?yàn)楹聿繃?yán)重結(jié)焦，導(dǎo)致焚燒爐給料卡澀，無法給料而停運(yùn)，如能解決喉部結(jié)焦問題，將有可能進(jìn)一步延長鍋爐運(yùn)行周期，故下一步考慮參照燃煤鍋爐打焦，嘗試在焚燒爐喉部開打焦孔，試驗(yàn)在線打焦。7.2結(jié)論此次蒸汽吹灰改造圓滿成功，有效減輕水平煙道受熱面積灰結(jié)焦現(xiàn)象，將垃圾焚燒爐運(yùn)行周期由改造前平均45