SITY2000型350t/d垃圾焚烧炉受热面积灰处理措施

舒仁学

(滁州皖能环保电力有限公司， 安徽　滁州　239000)



SITY2000型350t/d垃圾焚烧炉受热面积灰处理措施

舒仁学

(滁州皖能环保电力有限公司， 安徽滁州239000)

本文主要对滁州皖能环保电力有限公司SITY2000 型垃圾焚烧炉在运行周期内发生三烟道内的受热面积灰过多的问题，根据运行方式和运行参数分析了其积灰产生的原因，制定了相应的解决方案与防范措施。

生活垃圾；锅炉；受热面积灰

0　引言

生活垃圾焚烧处理作为生活垃圾处理的一种方式，在国内已成为主要的处理方式，它的优点是占地面积小，焚烧处理快速，垃圾减量化明显，焚烧产生的余热可以发电，但是由于国内暂时未实行垃圾分类，造成生活垃圾的组成复杂，且垃圾灰份较高，致使在垃圾电厂锅炉运行的过程中易在受热面(特别是蒸发屏及过温高热器)上形成积灰[1]。积灰给锅炉带来了经济性和安全性的严重影响，必须引起锅炉运行人员的高度重视。

1　垃圾焚烧锅炉的基本情况

滁州皖能环保电力有限公司锅炉为SITY2000型。设计参数日处理量350t，主蒸汽30t/h，主蒸汽出口压力4.0MPa，主蒸汽出口温度400℃，采用逆推炉排。锅炉在炉排的上方，布置有由一个覆以耐火、耐磨、抗腐材料内衬的膜式水冷壁组成的垂直辐射烟道和二个未覆以耐火材料内衬的膜式水冷壁组成的垂直辐射烟道。在第三烟道从下至上依次布置蒸发管束、高温过热器、低温过热器，蒸发管束及过热器均为水平布置，采用悬吊管悬吊方式。尾部垂直烟道布置五级省煤器。

2　锅炉尾部受热面积灰情况

滁州皖能环保电力有限公司从2015年5月运行以来，对于锅炉运行周期影响最大的是：垃圾焚烧炉在80%～90%的经济负荷下运行20～30天后，就出现三烟道受热面(特别是蒸发屏及高温过热器)积灰现象。从三烟道左右两点烟温测量数值来看，差值最大时能达到100℃，并且通过人孔门观察到受热面上有明显的积灰及挂灰现象，严重影响到了锅炉的运行安全。其中最严重的一次，锅炉运行了两个月，运行参数因无法达到要求随即进行了停炉清灰。

图1和图2是在锅炉停炉检查时所拍摄的蒸发屏受热面与水冷壁的积灰情况，管上布满高温烧结灰(属于粘结性积灰)。从图片可以看出灰主要集结在管子迎风面，生长方向是沿着烟气的方向。除灰过程中发现底层积灰面烧结硬度很高，非常坚硬难以清除，灰的密度相对外层灰大，而外层积灰相对于底层灰密度较小，呈松散状，积灰之间存在孔洞和缝隙。积灰整体表现为梳状，在清灰时既硬又脆，一旦形成后在运行过程中用激波吹灰器效果不佳。

图1　锅炉蒸发屏受热面的积灰情况

3　积灰原因

3.1积灰的过程及原理

根据我厂锅炉烟气采样检测发现飞灰中碱金属元素的含量较高。在高温的状态下水溶性的碱金属化合物会发生气化过程，气化的碱金属化合物与挥发性氯会发生化学反应生成碱金属氯化物。当烟气中硫的含量达到一定量时，生成的碱金属氯化物大部分会和硫化物结合生成硫酸盐。

对我厂蒸发屏及高温过热器的积灰的形成原理进行分析：粘性灰沉积的基本成分是硫酸钠与硫酸钙，或者Na、Ca与硫酸盐生成的共晶体。因为硫酸钠的熔点在888℃，而硫酸钾的熔点在1027℃，前者远低于后者，所以硫酸钠在形成碱金属化合物型积灰的过程中起到主要作用，构成了沉积物中的液相成分。凝结后的硫酸钠将烟气中的SO3进行吸收，同时与管壁上的Fe2O3进行再次反应，反应生成碱金属复合硫酸盐(例如Na3Fe(SO4)3)，其熔点只有600℃，低于蒸发屏或者高温过热器的壁温(650℃～700℃)，所以碱金属复合硫酸盐呈现出熔融状态，带有粘性的附着在炉管表面上。这是形成在炉管表面上最底层的一层灰，也就是密度较高、烧结硬度较高的积灰底层。积灰底层的表面由于具有粘性，在烟气经过时，加强了对飞灰的捕捉。凝结过程中的碱金属成分(气化状态)颗粒，它们之间的接触面积会增大，会有液相的碱金属成分共存，从而增加了飞灰之间的积聚速度。同时由于尾部烟道管屏之间设计间隙较小，间隙会随着积灰程度的加剧越来越小，造成阻力越来越大，直到间隙完全堵塞，不得已停炉[2]。

3.2烟气中的灰分产生影响

由于滁州市城市规模小，消费水平相对不高，同时所收集的垃圾包含了市区与农村垃圾，灰份较大，经检测未经过发酵的垃圾水份多为40%以上，灰份为30%左右，同时生活垃圾存在塑料制品或橡胶制品等工业垃圾，碱金属含量较高。

(1)垃圾中含灰份经检测达到30%左右，含灰份较大。

(2)在额定负荷或超过额定负荷的时候，由于炉排上垃圾料层较厚，相对应的一次风量需要加大、一次风压需要增高、引风机拉负压需要加大，所以烟气中含灰量就较多，积灰明显速度加快，锅炉的运行周期较短。

(3)负荷高的同时，需要的烟气量就大，烟气流速就快，造成所携带的含灰量也就越多。

(4)上下动炉排单位小时内的运动次数越高，进入余热锅炉的烟气中因扬灰所带的含灰量也就越大。

(5)给料器与上炉排之间存在着高度差，下炉排与落渣口之间存在高度差，所以在给料器和下炉排动作时，会造成垃圾中的细灰由于负压问题被烟气带入余热锅炉，加大烟气中的飞灰含量，特别是下炉排与落渣口之间高度差达到四米左右，造成扬灰更多。

(6)在锅炉设计时由于第二、三烟道下灰管道是经过焚烧炉进入捞渣机内，但管道未伸入落渣口太深，造成部分细灰会被焚烧炉的负压重新拉回烟气中，特别是在三烟道吹灰下灰量较大时更加明显。

3.3吹灰器的吹灰效果

在建设中选用了激波吹灰，利用乙炔和压缩空气混合，并在爆炸罐内点燃产生压缩冲击波，先冲压后吸拉，将积灰清掉，但是实际吹灰效果并不如意。突出表现为：

(1)整台炉的吹灰罐数量较少，只在每组换热屏的顶部左右两侧各加装了一个吹灰罐，共10组，20个吹灰罐，且位置设在换热屏侧面的中间，这样造成吹灰时只能吹到两侧，换热屏的中间大概有纵向2米的管屏都不在吹灰的覆盖面上。最容易积灰的蒸发屏和高温过热器，只有蒸发屏多加装了2个，共4个吹灰罐供使用，高温过热器只有2个吹灰罐，在设计时并没有考虑加强高温过热器的吹灰。

(2)20个罐子在乙炔供给上选择了共用一根乙炔母管，造成越靠炉顶的吹灰罐由于路程远，阻力大，乙炔的压力也越小，造成顶部吹灰罐的吹灰效果非常不理想。

(3)由于在设计时爆炸罐的吹扫风选择了接厂用压缩空气，但是实际效果由于母管的大小限制了压缩空气单位时间的流量，无法正常满足20个罐子的吹扫风用量导致吹灰罐喷嘴出口位置，飞灰容易堆积，且与烟气中的水分将吹灰器的出口堵塞一部分，造成吹灰器闷响影响吹灰效果。

(4)烟气中含有的腐蚀性物质，会对吹灰罐与吹灰管的碳钢材质产生腐蚀，随着时间的加长会将其烂穿。若未能及时发现或者处理会导致吹灰无力。

(5)由于吹灰效果的不佳增加了吹灰的次数，但是在停炉时发现有部分吹灰罐出口所对位置上的管屏出现明显的割肉现象，严重的在3个月内管壁壁厚减小4mm，如继续吹下去会直接导致锅炉爆管，使吹灰进入了恶性循环，减少吹灰次数积灰越来越多影响运行周期，加强吹灰次数后致使管壁变薄，会导致锅炉爆管，更加影响锅炉安全运行。

4　控制受热面积灰的措施

通过查询各种资料，化验积灰的成分，分析积灰的原因，并根据本厂的实际情况，对控制积灰制定了如下的方案：

(1)将锅炉负荷控制在经济负荷之内(大约在28t/h)后，运行周期明显加长，积灰速度有了明显改善。

(2)控制余热锅炉进口温度，余热锅炉的进口温度保持在一定范围内后，那么相应的后面烟道的温度也可以控制在一定范围内，在烟温达到650℃以上时受热面最容易积灰，将余热锅炉的进口温度控制在1020℃以下，相对应的三烟道入口温度也可控制在650℃以下。

(3)通过运行参数的调整，在满足垃圾燃尽及负荷稳定的情况下，尽可能减少一次风量，减少上下动炉排的运动次数，从而减少烟气中的飞灰含量。同时将三烟道落灰管道技改后直接引至渣坑，减少飞灰再次被拉入烟气的可能性。

(4)在吹灰罐所对的管屏上加装不锈钢防磨护瓦，解决了因加强吹灰次数致使管壁变薄的问题，这样在受热面出现少量积灰时，就加强吹灰次数，从初期就减缓积灰速度，延长锅炉运行周期。

(5)加强锅炉二次风机的使用频率，二次风在设计时不但是为了给炉膛提供含氧量，还具有扰动焚烧炉出口混合烟气的作用，在条件允许的情况下，常开二次风机可以减少进入余热锅炉烟气的含灰量。

(6)将炉膛负压控制在微负压状态(-30Pa到-50Pa)，减少因为负压过大而导致的烟气飞灰携带量。

5　结束语

对于SITY2000 型 350t/d 垃圾焚烧炉，我们运行的时间还很短，虽然积累了一些运行经验和检修经验，但是随着环保经济运行要求的不断提高，我们还需更加努力，针对出现的问题，努力分析原因，从根本解决问题，确保生活垃圾焚烧锅炉安全稳定环保可靠运行。

[1] 四川省电力建设二公司.垃圾焚烧发电厂安装与运行技术[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2] 王向阳.锅炉设备及运行[M].合肥:合肥工业大学出版社,2013.

[责任编辑：薛宝]

SITY2000 350t/d Refuse Incinerator Heated Surface Ash Handling Measures

SHURen-xue

(ChuzhouWenergyEnvironmentalProtectionPowerCo.,Ltd.,Chuzhou239000,China)

This paper focuses on the problem of excessive fouling in heating surfaces of three flue ducts occurring in running cycle of a SITY2000 garbage incinerator of Chuzhou Wenergy Environmental Protection Power Co., Ltd. It analyzes the cause of its formation and makes the corresponding solutions and preventive measures according to the operation mode and operation parameters.

domestic refuse; boiler; heated surface ash

2016- 04- 08

舒仁学(1975-)，男，安徽铜陵人，滁州皖能环保电力有限公司，从事电厂生产技术管理。

TK62

A

1672-9706(2016)03- 0080- 03