浅谈异重循环流化床垃圾焚烧运行体会.doc

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1、浅谈异重浅谈异重循环流化床垃圾焚烧循环流化床垃圾焚烧运行体会运行体会 方朝军 1 谢金辉 王海斌 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 郑州荥锦 绿色环保能源有限公司 河南 郑州 450000） 摘摘 要要：结合运行实际，对循环流化床锅炉在运行过程中的结焦、HCL 高温腐蚀等常见问 题进行了分析，提出了防范措施；同时对影响机组经济运行的几个重要参数进行分析探讨。 关键词关键词：高温结焦;低温结焦;HCL 高温腐蚀 INTRODUCTION TO DENSITY MUNICIPAL SOLID WASTE CIRCULA

2、TING FLUIDIZED BED INCINERATOR OPERATING EXPERIENCE Fang chao-jun; Jiang zhi-hong; Wu zheng-xue; Wang wu-zhong (Hangzhou Jinjiang Group, Hangzhou Zhejiang310005, Lianyungang Chenxing environmental protection industry co., LTD, Lianyungang jiangsu 222000;Zhengzhou Xingjin Green energy co., LTD,Zhengz

3、hou Henan 450000) ABSTRACT:Combining the reality of running,For The common 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。 problems such as circulating fluidized bed boiler in operation in the process of coked, HCL high temperature corrosion are analyzed，Put forward the preventive measures；At

4、 the same time for several important parameters affecting the operation of the equipment economy is analyzed. KEYWORDS: High temperature coking,Low temperature coking,HCL high temperature corrosion. 1 1、 、概述概述 目前城市垃圾处理方式主要有填埋、堆 肥和焚烧三种。由于采用垃圾焚烧技术既 可达到减容、减量、和无害化的目的，又 能有效利用垃圾焚烧产生的热能，因而被 广泛关注。垃圾焚烧炉技术主要有

5、四大类， 即: 流化床焚烧炉技术、炉排型焚烧炉技 术、回转窑焚烧炉技术、热解气化焚烧炉 技术等。流化床燃烧技术是20 世纪60年代 发展起来的一种新型清洁燃烧技术，采用 循环流化床技术进行垃圾焚烧处理，是一 种综合性能优越的燃烧方式，尤其适合我 国成分复杂、热值偏低的垃圾。因此，最 近几年循环流化床垃圾焚烧技术得到迅速 的推广与发展。但流化床垃圾焚烧锅炉操 作技术在国内属于一门新型的应用技术， 尚有探索与提升的空间。区别于典型燃煤 循环流化床，垃圾焚烧炉由于其燃料特性 及结构等问题会产生有别于燃煤锅炉的一 些常见问题，本文主要探讨一下垃圾焚烧 锅炉的结焦、HCL高温腐蚀及运行控制优化 问题。

6、2 2. . 结焦的原因分析及防范措施结焦的原因分析及防范措施 2.12.1结焦的原因分析结焦的原因分析 循环流化床锅炉的结焦分为: 低温结 焦和高温结焦。低温结焦是指当床层整体 温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或 者低温烧结而引起的结焦，这种床面结焦 在循环流化床垃圾锅炉中较常见，运行中 由于垃圾分拣质量的因素造成一些大尺寸、 大重量物体进入炉膛导致局部流化不良， 或由于长时间且大量烧垃圾，使炉内大的 颗粒存量增多，当锅炉内大的颗粒存量达 到一定后，相对于一次风量减少，会出现 流化分层, 使得流化质量恶化，从而导致 低温结焦。高温结焦：床层整体温度水平 高而流化正常时所形成的结焦现场。当床

7、 层中含碳量过高时，如未能适时调整风量 或者返料量来降低床温，就有可能出现结 焦。高温结焦的特点是面积大，甚至会波 及整个炉床。相对于典型燃煤流化床锅炉， 垃圾焚烧锅炉由于其垃圾存有大量金属、 玻璃等, 众所周知, CFB 锅炉灰渣中一旦 碱性金属量大到一定程度时, 碱性金属氧 化物形成的灰渣共晶体, 它的熔化温度要 低于灰的熔点温度。其熔点见表1。 表表1 1 垃圾中金属、玻璃熔点（垃圾中金属、玻璃熔点（） 由此可见，垃圾焚烧锅炉的灰熔点与燃煤 锅炉还是有很大的不同。 2.22.2 结焦的防范措施结焦的防范措施 （1）锅炉运行中床温应控制在820 880， 床温变化时尽量通过调整垃圾给料量来

8、调 整床温, 在床温降至850 时开始减少垃 圾给料量, 820 时停止垃圾给料, 以保 证锅炉燃烧正常。 （2）锅炉在遇到堵渣喷红渣情况时应及时 疏通，保证良好的流化工况。锅炉连续焚 烧垃圾时, 根据焚烧垃圾量大小,应定期置 换炉内的床料，此外, 若条件具备, 每三 个月应计划停炉一次将炉内床料全部清理 更换。 （3）锅炉运行中必须保证返料风量的正常 不得随意关小。 （4）锅炉运行中床温升高调整一次风时, 必须保证返料风的风压、风量。 （5）锅炉烧垃圾时应及时将二次风开大, 大负荷时应全开二次风调节门。 （6）烧垃圾时严禁进行压火停炉操作。锅 炉需要紧急停炉时, 在停炉后应启动除渣 设备及时

9、排渣,直至冷渣机内无渣排出为止。 （7）若锅炉计划停炉时, 提前停止投放垃 圾，运行一定时间后, 将水冷风室压力降 至8 kPa, 减少炉内的存料量, 然后开始减 负荷。严格控制降温速率,待床温降至 300以下时, 方可停止风机运行。 （8）锅炉热态启动时, 应进行脉动流化试 验, 以防止锅炉床料堆积结焦。 3.3. 烟气中烟气中HCLHCL高温腐蚀的问题高温腐蚀的问题 3.13.1 垃圾焚烧炉形成的原因垃圾焚烧炉形成的原因 由于垃圾与煤成分上的区别, 垃圾焚 烧锅炉和燃煤锅炉中所遇到的问题会有所 不同，其中一个显著的区别在于：燃煤锅 炉中不太严重的HCI 腐蚀, 却在垃圾焚烧 锅炉中变得较为

10、突出。与燃煤炉相比, 垃 圾焚烧炉内烟气的显著特点是水分、飞灰 含量和氧含量均较高, 值得指出的是由于 塑料的焚化和盐类的分解, 焚烧炉烟气中 含有5004000mg/ m3 的HCL。已有文献初 步表明, 无论是无机氯化物还是有机氯化 物(垃圾中的合成树脂类含有较多的有机氯 名称熔点名称熔点 纯铁 1500 黄铜 850 铸铁 1200 铝 658 锡 232 铅 327 锌 419 玻璃 700 化物, 厨房垃圾中含有氯化钠、氯化钾和 氯化镁等无机氯化物) , 其焚烧后主要产 物是HCL。 3.23.2 HCLHCL的腐蚀过程的腐蚀过程 一般认为HCI 的腐蚀主要是通过增进氧 化和降低氧化

11、膜的粘附性。在研究中, 当 通入HCL时腐蚀速率大为增加, 氧化膜变得 非常疏松, 表面鼓泡, 并产生裂纹和孔洞, 不再具有良好的附着性和保护性; 在金属/ 氧化膜界面上还可检测到金属氯化物, 即 发生所谓的活化腐蚀现象。在垃圾焚烧炉 烟气中一般含氧量较高(5%10%), 而HCL含 量为8004000mg/ m3。根据金属O2-HCL稳 定性图可知, 在一般条件下, 金属表面上 发生氧气腐蚀金属生成氧化膜,而氯化氢不 会参与腐蚀过程, 生成的氧化膜光滑致密, 为金属建立一个能抵抗氧气和别的气体进 一步扩散的屏障。但是实际上, 在金属/ 氧化膜界面处, 由于氧气在参与腐蚀反应 时被消耗了很多,

12、 所以就出现氧气分压很 小的情况; 同时, 氯化氢通过保护性氧化 膜到达该处, 使该处的氯化氢分压较高。 当氯化氢分压和氧气分压的大小达到一定 关系时, 氯化物就成为了稳定相, 氯化氢 腐蚀金属生成氯化物。 3.33.3 HCLHCL的腐蚀因素的腐蚀因素 事实上, 影响HCL高温腐蚀的因素众多,氧 化、氯化环境中腐蚀行为十分复杂, 受很 多因素的影响, 包括HCL浓度、烟气温度、 金属温度、金属材料、烟气中其它气体成 份、沉积盐等。这些影响因素可分为材料 因素和环境因素，在运行的垃圾焚烧炉中, 材料已经选定, 无法更改, 但是在实验中, 试验的最终目标正是寻求一个能抗高温腐 蚀的合金钢, 所以

13、材料对腐蚀的影响值得 关注。环境因素包括气体成份、流速、气 体温度等。研究发现, 对腐蚀起较大影响 的有: 材料成分、HCL浓度、温度。 4.4.床层温度与经济运行的关系床层温度与经济运行的关系 一般来说，循环流化床锅炉的床层温 度控制的 850-950之间，选择 850作为 下限值主要是考虑到较高的温度有利于煤 炭的燃烧速率及加速煤炭在短时间内裂解 破碎，提高燃烧效率，再者是在这温度下， 某些二次污染物的分解相对比较彻底些； 而选择 950作为上限控制值是为了锅炉的 安全起见防止煤炭超过灰熔点导致锅炉结 焦而确定的；另考虑到煤种的多样性，对 于纯燃煤的循环流化床锅炉，对床温的选 择也是结合企

14、业自身应用的煤炭而定的。 关于床层温度的控制与调节，这里就 涉及到给煤量、垃圾给料量、烟气含氧量、 炉膛出口烟温等几者之间合理的调整。几 者之间调整模式如下： （1）正常燃烧垃圾的情况下，调节方向是 保证垃圾一定的给料量，炉膛出口温度控 制在 850以上，高温分离器内的温度在 880左右时，煤炭热值在不低于 4000Kcal/Kg 时，给煤调节可在 20或以 下运行。主要是尽量保持垃圾给料的均匀 性和连续性，从而使分离器分离下来的返 料温度在 850以上，这样如果热值高的煤 炭还可以减少给煤量。 （2）在正常燃烧垃圾的情况下，烟气含量 一般控制在 6左右，过小时（一般在 2 或 0 时）说明燃

15、料量过大（一般是主燃料 垃圾） ，过高时（一般在 10或以上时）说 明垃圾量过小或存在脱煤现象。 （3）某些时候遇到瞬间垃圾成堆或过大导 致烟气含氧量下降，同时床层下部温度也 会随之下降，此时运行人员往往是马上添 加燃煤量，操作思路是提升床温，而在实 际运行中，床层的密相区本身是属于欠氧 区呈还原性气氛，此时整个炉膛的过剩空 气系数在原有的基础上大大下降，再添加 煤炭，往往会提高不完全燃烧损失。正确 的判断与操作方式是监视炉膛出口的烟温 及烟气含氧情况，如果含氧量不低于 3%， 则不必减少垃圾量，如氧量至零，必须及 时减少或短时停止垃圾运行；炉膛出口温 度在原有的基础上上升，在 850以上时及

16、 烟气含氧量在合适的范围内，则不必调节 给煤与垃圾，如必须调节，一般是垃圾量。 5 5、风室风压风室风压的调节的调节 风室风压反映出的是料层压力的高、低， 我们通过冷态实验，得出空板阻力值，然 后来指导热态运行中的判断分析。风室风 压是料层压力与空板阻力的总和。我们控 制料层压力是通过排渣来实现的；从另一 层面上来分析，它还可以分析空预器出口 至风室整个沿程段的阻力值。 运行中，风室风压过高会使送风阻力 增加，电耗上升；由于炉内固体颗粒的堆 积密度增加，透气率也会下降，因此煤在 床层中的燃烧率相对会慢些。如果过低， 在送风一定的情况下，会出现稀相气力输 传送现象，造成燃烧很不稳定，给煤量如 果

17、调节不当时会发生结焦现象；另床内由 于蓄热量很小，导致床层温度的波动性较 大，特别有劣质燃料垃圾的影响下尤其突 出。调节风室风压操作模式如下： （1）正常烧垃圾时，风室风压应在 7500- 8200pa 之间，下限值控制在 7000pa，上限 值在 8500pa；过低时增加返料量或提高垃 圾、给煤量；过高时提高排渣量。 （2）停烧垃圾时，为维持一定的锅炉蒸发 量及降低燃煤量，必须保证炉内密相区有 较大的蓄热量，加上锅炉空气过剩系数增 加，一般可以提高床层厚度，宜在 8500- 9000pa 运行，推荐取值不低于 8000pa 不高 于 9500pa 运行。 6 6、一、二次风比与经济运行的关系

18、一、二次风比与经济运行的关系 一、二风的配比在循环流化床炉中的 操作是至关重要的。不同的炉型、燃料品 种、蒸汽负荷等不同而不同的。一次风风 量主要让床层时刻处于流化状态，保证燃 烧的稳定与物料的循环。过低时容易使锅 炉符合下降，燃烧不完全，严重时还导致 锅炉结焦；过大时加速受热面的磨损，增 加不必要的循环倍率及风机电耗。二次风 主要是补充空气，加强中、上部物料的横 向混合与扰动，改变炉内的浓度分布。分 段送风的作用是大大降低 Nox 的生成与排 放。 6.16.1 一次风一次风量量调节调节 (1)在正常焚烧垃圾的过程中，左、右侧总 风量应在 35000-40000m3/h 之间运行，视 垃圾与

19、煤炭的颗粒度及运行中排渣的粗、 细比例情况而调节。 (2)特殊情况下，可以短时间内加大风量运 行，例如低床温热备用启动正常后、垃圾 焚烧时间较长炉内粗颗粒或铁器较多时、 煤炭粒径大大超过设计值且占的份额较大 时等。(3)垃圾系统停运时，一般不要轻易 调节一次风风量，主要是提高床层的厚度。 (4)正常运行中，也不要轻易调节该风量， 一般监视一次风风量的上升或下降来判断 床层的提高或下降，采取排渣量、返料量、 垃圾焚烧量等情况保证其在正常的范围内。 6.26.2 二次风风量的调节二次风风量的调节 二次风目前布置有三层，下层在密相区 上方、中层与上层分别布置在垃圾落料口 中心线的下沿与上沿。针对该结

20、构，推荐 操作模式如下： (1)运行中左、右侧墙调至均衡，不要视档 板开度而定，要看风量显示值，总风量在 20000Nm3/h 或以上。 (2)下层全关，防止进口处烧坏略开即可； 中层全开、上层开 15%左右。根据此模式操 作一个月后再看运行效果进行总结。 (3)如果垃圾停运，可以减小二次风总风量， 保持氧量 8-10%之间即可，同时降低引风量， 减小二次风的时候，可以调整中、上层的 风量，与以上正常焚烧垃圾时的调节反之。 运行中，遇到运行中严重脱煤床温下降 较快时，除了停烧垃圾、停止排渣等操作 方法外，还可以对一次、二次风进行调节， 一般在减一次风前先减二次风，直到二次 风减至零或风机停运，

21、床温还下降时在调 节一次风，一次风风量是不低于临界流化 风量下限值为基准，否则压火热备用。 7 7、返料量、返料压力、炉膛压差等参数与返料量、返料压力、炉膛压差等参数与 经济运行的关系经济运行的关系 返料量是受投入总的燃料量、流化风速、 分离器效率、炉内物料浓度等参数决定的。 炉膛压差是指炉膛上部与出口之间的压力 差，反映出炉膛内循环物料浓度量大小的 参数。返料压力是随着循环量的大小及床 内压力的高低而波动的。因此，要使循环 物料量保持一定的浓度参与循环，从而才 能使返料压力、炉内差压及锅炉负荷稳定。 在正常焚烧垃圾时，保持风室风压在规 范的运行值内，这对返料阻力有利，如果 风室风压过高，床层

22、膨胀时炉内固体颗粒 的空隙率较小，所以返料阻力就较大，而 加入炉内的燃料量与风速比在一定的状态 下，料腿与返料器内的差压也随之增大， 因目前在料腿与返料器上没有压力表，无 法及时判断出来，但能显示的是体现罗茨 风机出口风压值上升，因此保持一定范围 内的风室风压值很重要。 从以上分析，也不是说返料器的差压越 小越好，有一定的差压说明燃料投放量与 分离器效率比较稳定。从另一个层面上来 看，遇到短时大量排栅或短时停烧垃圾时， 返料器内的飞灰还可以短时维持炉内一定 的浓度和料层压力。一般返料差压是随着 与料层差压上升或下降的，在平衡通风及 燃料投放一定的状态下，循环返料是一个 自平衡的。 所以我们在排

23、渣过程中或连续焚烧垃圾 时，要密切监视风室风压、罗茨风机出口 压力、炉膛上部与出口的压差值等是不是 在合适的范围之内，否则应根据具体情况， 调节垃圾焚烧量、排渣量等。 8.8. 排渣频率与经济运行的关系排渣频率与经济运行的关系 排渣是根据风室风压的高低进行的。排 渣速度过快或排渣量过大对煤炭及重量比 较大垃圾的燃尽率不利，同时会提高锅炉 热损失。因此按照目前的冷渣模式，建议 不要将冷渣机开的过快，一般在 50%左右即 可，如果风室风压仍提高，可以采用临时 紧急排渣的方式进行，如果还是上升，可 以定时停运返料风机运行。 9.9. 排烟温度的控制与经济运行的关系排烟温度的控制与经济运行的关系 排烟

24、温度是锅炉热损失中较大的一项损 失，直接影响到锅炉的效率。根据有关资 料的显示，排烟温度每下降 10-15%，锅炉 效率可以上升 1 个百分点。因此我们在运 行过程中，应控制该值在设计的范围之内。 运行中，我们除了调节燃烧及控制汽水参 数外，还应注意尾部受热面各段的烟温、 烟压等数据，同时注意左右侧的偏差值是 多少；以此判断各段的阻力值、是否存在 积灰、漏水等现象。 1010、小结、小结 由于循环流化床垃圾焚烧锅炉的燃烧 原理与其它类型的燃煤锅炉不同，有很多 垃圾焚烧锅炉特有的问题，这就需要我们 在运行中针对垃圾焚烧锅炉的特性具体问 题具体分析，寻求最佳运行模式，从而确 保机组的安全、经济、稳定运行。