垃圾焚烧炉炉墙结构型式选择探讨

廖红星

摘 要：本文通过总结珠海市垃圾发电厂1#焚烧炉的两次改造，分析了1#焚烧炉两种不同炉墙结构的特性，为垃圾焚烧炉炉墙结构型式选择提供一定的经验。

关键词：垃圾焚烧炉；炉墙；改造

1 珠海市垃圾发电厂概况

珠海市垃圾发电厂建设规模为：垃圾处理量3×200吨/天，装机容量6MW，投资约2亿元。2000年7月建成投产，是我国第一座自主设计、以国产设备为主的垃圾发电厂。当时为保证珠海市垃圾发电厂技术的先进性及节省投资，确定的技术方针是：除关键设备炉排进口美国Detroit Stroker公司，余热锅炉引进美国技术国内制造外，其余设备全部为国产设备。全厂采用了先进的DCS系统。Detroit Stroker公司的炉排为四级阶梯顺推式往复炉排。珠海市垃圾发电厂的实践证明，当时的技术方针是正确的：国外建设垃圾发电厂的投资一般为100万元/吨，国内有些地方引进关键设备的投资为70万元/吨，而珠海市垃圾发电厂的投资仅为34万元/吨。电厂投运至今已超过15年，每年处理垃圾22万吨，为珠海城市生活垃圾无害化处理做出了重要贡献。

2 珠海市垃圾发电厂锅炉简介

珠海市垃圾发电厂使用无锡华光锅炉股份有限公司（即原无锡锅炉厂）与美国合作开发的200t/d垃圾焚烧锅炉。锅炉总体方案由美国Tampella Power公司提供，炉排进口美国Detroit Stroker公司的四级阶梯顺推式往复炉排，锅炉的具体设计由无锡华光锅炉股份有限公司承担，并负责锅炉设备的制造。锅炉型号：UG-200-10.5/2.57/370-W，技术参数：额定蒸发量10.5吨/时；额定压力2.57MPa；额定温度370℃。整个锅炉分为三个炉室，其中炉室Ⅰ为燃烧室，炉室Ⅱ为冷却室，炉室Ⅲ过热器室。

该锅炉于2000年初开始正式投产，由于投运初期珠海生活垃圾热值偏低（低于5024kj/kg）运行过程中存在以下不足：1.锅炉膜式水冷壁延伸至炉排部位，燃烧室区域绝热不好，对垃圾的稳定燃烧很不利，同时造成炉膛出口温度低，炉膛出口温度仅有520℃左右，需靠投油才能满足环保要求，锅炉的运行成本很大。2.锅炉进料口宽度比炉膛宽度窄，垃圾进入炉膛后炉排两侧垃圾很少或几乎没有，造成此处穿风严重，影响了垃圾的燃烬。3.由于垃圾燃烧不充分，炉膛温度偏低，造成锅炉排烟温度、过热蒸汽温度和压力以及垃圾处理能力达不到原设计要求，锅炉运行效率偏低。为此我厂于2008年和2013年委托无锡华光锅炉股份有限公司进行了锅炉相关技术改造，本文重点介绍两次改造炉墙不同的结构特性。

3 1#垃圾焚烧炉第一次改造时选用的炉墙结构

3.1 炉墙的结构和类型

为提高炉膛温度，确保烟气在高于850℃高温区域停留时间超过2秒和使垃圾稳定燃烧，采用重型炉墙代替原膜式水冷壁轻型炉墙。具体做法是：将炉膛四周标高19670mm以下的水冷壁拆除用重型炉墙代替，使此部分炉膛变为绝热炉膛，并将炉膛下部卫燃带提高到标高22485mm处，耐火浇注料厚度由60mm增加到160mm。炉墙金属件改造待护板安装到位后进行，托砖架、拉钩、抓钉等安装时要严格按图施工。炉墙金属件施工结束后紧接着砌筑炉墙，炉墙两侧为重型炉墙，用耐火砖加保温砖等砌筑，前后拱处用耐火浇注料浇注。炉膛下部卫燃带从标高19485mm提高到标高22485mm，耐火浇注料厚度由60mm增加到160mm，选用热阻大的耐火材料以提高绝热度。（见图1）

图1重型炉墙结构

3.2 存在的问题

焚烧炉燃烧段炉排（即第二三级炉排）上方1米左右的两侧炉墙容易结焦，结焦严重时垃圾都无法通过，导致被迫停炉打焦，严重影响锅炉的正常运行。焚烧炉燃烧段炉排（即第二三级炉排）区域两侧炉墙容易倒塌，前拱炉墙容易跨塌，严重影响锅炉的正常运行，焚烧炉维护成本很高。

4 1#垃圾焚烧炉第二次改造时选用的炉墙

4.1炉墙的结构和类型

随着人们生活水平的提高珠海生活垃圾热值已提高至6700-8374 kj/kg，主燃烧室区域绝热两侧炉墙容易结焦，因此1#垃圾焚烧炉第二次改造时选用膜式水冷壁轻型炉墙（见图2），具体做法是：待膜式壁等安装到位后，在膜式壁向火侧布置耐火金属件，然后在膜式壁上浇注80mm（管子中心线算起）厚的耐火浇注料，为保证焚烧炉的密封性，与炉排交界处膜式壁浇注160mm（管子中心线算起）厚的耐火浇注料，浇注料根据图纸要求及耐火材料供货商的要求预留纵向和横向的膨胀缝，原焚烧炉炉墙与膜式壁炉墙接合部位采用迷宫式密封结构，由上而下需保持齐平，和膜式壁炉墙保持图纸要求的间隙，并在间隙中填充硅酸铝纤维绳或硅酸铝纤维棉等材料，以保证炉墙位置的密封及自由膨胀。

图2膜式壁轻型炉墙

前拱炉墙将原分体式抓钉更换为材质为06Cr25Ni20 “Y”型一体式抓钉，并增加锚固砖重新浇注耐火浇注料 （见图3）。

图3前拱锚固件布置图

4.2 存在问题

焚烧炉燃烧段炉排（即第二三级炉排）上方1米左右的两侧炉墙仍有轻微结焦，但不至于出现垃圾都无法通过和被迫停炉打焦的现象。三级炉排上方的后拱炉墙容易挂焦。前拱炉墙容易被冲擦磨损，导致金属件和锚固砖端部裸露。

5 两种炉墙的比较

表1两种炉墙的比较

炉墙类型 耐火砖重型炉墙 膜式壁轻型炉墙

由上表可知，在投资、施工和维护方面，膜式壁轻型炉墙明显优于耐火砖重型炉墙，在烟气污染物排放、垃圾焚烧和炉膛温度方面两种炉墙均无影响。

6 结语

在垃圾热值低于5024kj/kg时垃圾焚烧炉主燃烧室区域宜采用绝热炉墙结构以确保垃圾稳定燃烧维持炉膛高温为主。当垃圾热值达到6700-8374 kj/kg时膜式壁轻型炉墙是可以用在垃圾焚烧炉主燃烧室区域的，不会因炉膛下部水冷度太大造成炉膛温度低和垃圾燃烧不稳定。

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