飞灰对垃圾焚烧发电厂厂内污染的研究

朱晓骐

（厦门市环境能源投资发展有限公司 361000 ）

摘要：垃圾焚烧发电厂严格遵守国家标准保证烟气排放指标在规定范围内，但是垃圾焚烧发电厂几乎都是采用全封闭式的，所以厂内锅炉房与烟气处理间还是会被部分飞灰污染。因而本文阐述了垃圾焚烧发电厂锅炉房与烟气处理间飞灰的来源原因，根据这些原因提出相关措施和建议，从而减少飞灰对设备的污染提高使用寿命及效率，减少对工作人员健康的损害，同时提高厂内环境。

关键词：飞灰；垃圾焚烧；污染

引言

隨着人类社会的快速发展，土地资源的减少，传统垃圾填埋厂已经无法适应过多的生活垃圾处理的需求。因此垃圾焚烧发电厂是城市生活垃圾无害化、减量化、资源化处理的首选技术。作为多年垃圾焚烧发电厂锅炉值班员的经验，实现城市生活垃圾无害化处理还有一步很关键，那就是如何减小锅炉房与烟气处理间飞灰的污染，包括飞灰对设备的污染和对工作人员的污染。本文结合我多年经验，介绍垃圾焚烧锅炉房与烟气处理间飞灰的来源原因及处理措施与建议。

（一）垃圾焚烧飞灰的概述

1.1飞灰的产生

垃圾焚烧飞灰是指垃圾在焚烧炉排上高温焚烧后冷却而形成的。主要在余热锅炉热回收利用系统、烟气净化系统中收集的物质。飞灰的产量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关，一般占垃圾焚烧量的3%-5%。

1.2飞灰特点

生活垃圾焚烧产生的飞灰呈浅灰色粉末状，飞灰颗粒大小不均、结构复杂、性质多变，多以无定型态和多晶聚合体结构形式存在，且表面粗糙，具有较大的比表面和较高的孔隙率。飞灰的主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3，同时飞灰中含有高浓度的重金属（如Hg、Pb等），并且还含有少量的二噁英和呋喃。因此垃圾焚烧飞灰其具有很强的潜在危害性[1]。

1.3飞灰对人体的危害

通常飞灰颗粒粒径在4-100μm之间，粒径愈小则单位体积颗粒的总表面积愈大，集中的元素及其化合物的浓度也愈高，在大气中滞留时间亦最长，吸入人体后，沉积于肺组织内无法排出，极易产生呼吸道疾病；亚微米颗粒能使某些重金属元素富集，又是苯并芘的载体，特别是吸收苯并芘的氧化铁微粒更具致癌性。

1.4飞灰对设备的危害

垃圾焚烧锅炉房内积沉的飞灰对现场设备的危害：（1）降低高、低压电器的绝缘，造成电气设备击穿烧损；（2）造成电器开关不能可靠动作，如灰尘积在接触器、继之电器、限位开关等线圈与衔铁之间时，会使衔铁动作卡滞，导致电气设备无法正常启停；（3）导致现场送、引风机、电动机冷却风扇、散热片积灰严重，增大阻力，降低其冷却效果；（4）积沉在设备上的飞灰在潮湿的情况下易造成设备腐蚀，同时严重积灰影响运行人员和检修人员的操作与检修，如：阀门在严重积灰时易造成卡死或锈死；（5）积灰易造成密封不良的转动机械设备轴承磨损，也会造成减速机油、液压油等油质不合格。所以，飞灰积在设备上会影响设备的操作性能、使用性能，增加设备的检修频率，增大设备的投资费用，降低设备的使用寿命。

1.5飞灰的处理

根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定：“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合[2]。目前，厦门市生活垃圾焚烧飞灰的处置主要是利用鳌合剂固化处理后，进入危险废物填埋场进行填埋处置。

（二）垃圾焚烧发电厂锅炉房及烟气处理间飞灰的来源原因

2.1锅炉本体及烟气处理系统不严密处冒灰

垃圾焚烧锅炉正常运行时炉膛是维持负压状态的，焚烧炉膛处压力维持在-50—-100pa左右，随着烟道接近引风机负压越大。所以锅炉运行中都能维持各通道负压，飞灰就不会从锅炉本体及烟气处理系统中不严密的地方冒出。（1）锅炉正常运行时，间隔4个小时左右要进行锅炉尾部受热面脉冲清灰，垃圾焚烧锅炉尾部受热面脉冲清灰普遍采用乙炔爆破产生极大冲击波对受热面积灰清除，在脉冲时，将导致焚烧炉本体、尾部受热面烟道内由负压变为正压，此时将导致飞灰从不严密处冒出；（2）锅炉正常运行时，随着布袋除尘器前后压差增大到一定程度时，需采用压缩空气对布袋进行脉冲清灰，此时布袋仓室内出现微正压，导致飞灰从布袋仓壁不严密处冒出；（3）在焚烧炉燃烬段炉排上垃圾未充分燃烬或渣量过多时，燃烬段炉排动作往出渣机下渣时有可能使焚烧炉产生很大的正压，甚至导致引风机、送风机连锁停机，此时飞灰将从焚烧炉不严密处迅速冒出；（4）在引风机故障停机时，使焚烧炉、余热炉、反应塔、布袋除尘器内都形成正压，导致锅炉本体及烟气处理系统不严密处冒灰严重。

2.2飞灰及炉排下落灰输送系统漏灰

一般飞灰输送系统由螺旋输送机、刮板输送机、斗式提升机、旋转卸灰阀、破碎机等组成。该系统导致飞灰外漏至锅炉房和烟气间的原因如下：（1）运行过程中，螺旋输送机的螺旋与螺旋槽长期的磨擦、刮板输送机的刮板与刮板槽磨擦，导致螺旋槽、刮板槽磨损变形或裂口损坏，致飞灰从该缝隙处漏灰；（2）由于原装设备质量不合格且所用钢板材质不是耐磨、耐腐蚀钢板，焊接质量不合格且焊缝处有缝隙；（3）设备检修人员检修时没有认真查找会漏灰的焊缝，也未将漏灰的焊缝焊接好；（4）运行中，运行人员在打开飞灰输送系统上的观察孔、检修孔检查输灰情况后，没有将观察孔、检修孔盖紧锁好，这样也会导致飞灰从该缝隙处冒出；（5）观察孔、检修孔的密封圈老化或损坏导致该孔无法密封严密，使灰从该缝隙漏出。

垃圾焚烧锅炉普遍采用炉排炉进行垃圾的焚烧，一般垃圾从给料斗进料后被推料器推至干燥段炉排，垃圾在干燥段炉排上干燥充分后推至燃烧炉排，垃圾在燃烧炉排上充分燃烧后推至燃烬段炉排上，垃圾在燃烬段炉排上燃烬，燃烬后的炉渣经燃烬段炉排推至出渣机系统排到渣池，同时垃圾焚烧所需的燃烧风从炉排片间的狭小缝隙穿透进入炉膛，但有小部分的细灰渣从炉排片间的缝隙落入筛分斗后排至出渣系统。在这过程中，也会导致灰渣污染锅炉房，具体原因如下：（1）由于筛分斗所用钢板材质不合格、焊缝处有缝隙，导致飞灰从缝隙处冒出；（2）由于在干燥段炉排上的垃圾含渗滤液的含量高，导致干燥段筛分斗钢板腐蚀特严重；（3）筛分斗上观察孔、检修孔的密封圈老化或损坏导致该孔无法密封严密，或相关孔洞未关紧锁好。

2.3停炉检修期间飞灰外漏至锅炉房及烟气间

停炉期间，尾部受热面上、脱酸塔、布袋除尘器灰斗上的飞灰温度已经降至50℃以下，甚至达室温，此时飞灰已经变潮湿或结块，湿度大。如果将该飞灰输送至飞灰储仓，将导致飞灰储仓挂壁非常严重，再将飞灰卸至灰罐车就非常困难，易造成输灰设备故障损坏。即使能顺利将飞灰从飞灰储仓卸至灰罐车，在灰罐车将飞灰卸至飞灰固化站固化时，因飞灰太潮难以卸出，造成飞灰储罐罐内严重积灰浆，增大清理成本同時影响运营。因此，停炉期间，有些垃圾焚烧发电厂将从尾部受热面上的积灰、脱酸塔和布袋除尘器灰斗上的飞灰清理并输送至主工房0米层地板上，因未采取妥善隔离措施，导致飞灰往锅炉房和烟气间四处飘散，严重影响了厂房内环境；另外，有时尾部受热烟道的灰斗内在搭架检修，在检修过程中所剩的材料、产生的各种废料（如拆除浇注料、硅酸铝岩棉等）、其他铁块等杂物积存在灰斗中，因这些东西无法采用正常飞灰输送的方式进行输送，导致输灰系统堵塞或机械故障。因此有些垃圾焚烧发电厂直接将这些杂物及飞灰从高空中往主工房0米层地板上倾倒，导致整个锅炉房乌烟瘴气。

2.4飞灰储仓卸灰至灰罐车时的飞灰外漏

垃圾焚烧发电厂厂区飞灰储仓一般设置在锅炉房和烟气间外面，当飞灰储仓内飞灰积满时需要将飞灰卸到灰罐车，再将飞灰运至飞灰固化站进行固化处理，再到专属填埋厂进行填埋。在飞灰储仓卸灰至灰罐车的过程中，由于下灰的输送伸缩节与灰罐车罐体的进灰人孔门不能完全结合，形成缝隙，卸灰时导致大量飞灰从缝隙处冒出，有时司机与卸灰工作人员配默契也会导致飞灰外漏。冒出的飞灰一部分飘至锅炉房和烟气间，一部分飘至飞灰储仓房顶部空间及厂外空间，严重影响厂内和厂外环境。有部分垃圾焚烧发电厂的飞灰储仓房与锅炉房和烟气间没有用砖墙或隔板完全隔离，特别是在风向从飞灰储仓往锅炉房方向流动时，导致卸灰时大量的飞灰飘入锅炉房和烟气间。有的垃圾焚烧发电厂飞灰污染锅炉房和烟气间最大的原因就是这块。

（三）减小垃圾焚烧发电厂锅炉房及烟气处理间飞灰污染的措施及建议

3.1减小锅炉本体及烟气处理系统不严密处冒灰的措施与建议

针对锅炉本体及烟气处理系统不严密处冒灰，采取措施和建议如下：（1）垃圾焚烧炉本体、尾部受热面烟道、烟气处理设备上的检修专用人孔门、观察孔在锅炉检修工作结束后必须关紧锁好，对于材质老化或不合格密封垫需更换。（2）锅炉本体及烟气处理系统中热电偶、压力传感器接口脱落或松动的应紧固好。（3）在每次锅炉小修、大修后，应对焚烧锅炉、余热锅炉、烟气处理系统做漏风试验，步骤如下：在确认锅炉本体、尾部烟道的所有人孔门关闭好后，先关严引风机入口挡板，启动送风机，维持燃烧室50-100pa的正压，然后将烟雾弹投至焚烧炉排上，再对系统全面进行检查，凡发现冒烟处，说明该处不严密，要做好标记和记录。对焊缝处泄漏一般可以补焊，一般焊缝处用石棉与粘土调和成泥状来涂抹，或用沥青和碎石棉混合堵塞，结合面处的泄漏用拧紧螺丝或更换衬垫等方法来消除[3]。（4）每次锅炉检修后、布袋除尘器检修后、更换布袋后，需对布袋除尘器做荧光粉试验，才能确认哪些布袋有破损及哪些布袋仓室和灰斗钢板有缝隙。荧光粉试验：在确保布袋脉冲系统退出后、布袋除尘器旁路烟道风门关闭后，启动引风机，在布袋除尘器入口端的人孔门处投入荧光粉，保持布袋除尘器一定的负压5分钟后，停止引风机，然后进入除尘器各净气室，用专用荧光灯检查，检查袋身、缝线、整个花板及焊接部分是否有发散状的荧光粉痕迹，有的话说明该处有漏，应做好标记。若布袋有破应更换布袋，若钢板或焊缝处破裂应进行补焊[4]。（5）锅炉运行值班员在燃烧调整上应多下功夫，保证垃圾焚烧充分，燃烬段炉排上渣量适中，避免因为燃烬段炉排上生料太多或渣量太多导致下渣时炉膛严重冒正压；在锅炉本体脉冲清灰和布袋除尘器脉冲清灰时应控制并维持各烟道负压在规定范围内。

3.2减小飞灰及炉排下落灰输送系统漏灰措施与建议

（1）发现飞灰及炉排下落灰输送系统中螺旋输送机、刮板输送机、斗式提升机、旋转卸灰阀、破碎机等的槽道、焊缝处、法兰结合面有缝隙会漏灰时，及时联系检修人员补焊和更换法兰结合面的衬垫，处理好后再继续输灰。（2）运行人员对飞灰输送系统巡回检查时，打开系统中观察孔、检修孔检查后，要将其盖紧严密，由于密封垫损坏的应及时叫检修人员更换。（3）检修专业应增加对炉排下干燥段、燃烧段、燃烬段炉排下筛分斗进行清理和检查，及时发现钢板的腐蚀点、焊缝的裂纹点，然后对这些地方进行修补，很多垃圾焚烧发电厂炉排下筛分斗钢板材质为Q235，建议将材质提高为不锈钢如：06Cr19Ni10不锈钢，不锈钢更不易被渗滤液腐蚀[5]。（4）检修人员在清理好炉排下筛分斗后，须将检修人孔门关紧锁好，密封垫损坏或遗失的需及时更换。

3.3减小停炉检修期间飞灰外漏至锅炉房及烟气间的措施与建议

停炉检修期间尾部受热面、脱酸塔、布袋除尘器、各烟道及灰斗上的积灰温度低湿度较大或已结块，此时已经不能将飞灰输送至飞灰储仓，但这些积灰必须要清理。针对飞灰直接排至主工房0米层地板所采取的防止灰尘扩散的措施如下：（1）将输灰系统输灰至主工房0米层地板的下灰口四周以半径为2米左右用隔板隔离，同时在上方再用隔板或迷彩布盖住，在隔板的四周装一扇门供运送飞灰专用，待下的灰过多时，由相关人员用斗车或蛇皮袋将飞灰装好运至专用飞灰暂存地。（2）检修过程中积存在尾部受热面烟道灰斗内剩余的材料、产生的各种废料（如拆除浇注料、硅酸铝岩棉等）、其他铁块等杂物需要由人工清理出来时不可以直接从高空处直接倾倒，必须将这些飞灰及杂物装入蛇皮袋，然后用葫芦吊将其吊至主工房0米层地板上，再运至专用飞灰暂存地。（3）对于脱酸塔、布袋除尘器、飞灰储仓灰斗积灰严重的清理，有时不可避免的会造成飞灰直接从其检修人孔、下灰口溢出至四周空间，此时在工作四周应做好隔绝措施，避免过多的飞灰飘至锅炉房与烟气间。

3.4减小飞灰储仓卸灰至灰罐车时的飞灰外漏的措施与建议

（1）建议将飞灰储仓房与锅炉房和烟气间采用砖墙或隔板完全隔离，这样可以避免卸灰时大量飞灰飘至锅炉房和烟气处理间，减少污染的范围。（2）建议飞灰储仓房顶部装设一套除尘设备，这样卸灰时溢出的飞灰就能较集中的收集。（3）飞灰储仓房四周必须完全由砖墙或隔板隔离，这样能避免飞灰污染厂区外环境。（4）将下灰的输送伸缩节改造成与灰罐车罐体的进灰人孔门尺寸相近，卸灰时要确保接触紧密，同时司机要与卸灰工作人员加强沟通，防止过多的飞灰外溢。

3.5其它减少对锅炉房及烟气处理间污染的措施与建议

除了上述几方面较专业的措施与建议外，针对垃圾焚烧发电厂，我再补充如下几点：（1）对锅炉房和烟气间的设备、管道、保温铝皮、楼梯、扶梯、走廊等，应增加保洁人员数量并减少清扫周期，对其清扫飞灰，保证设备、管道、保温铝皮、楼梯、扶梯、走廊等的清洁，不但提高设备的使用年限，还能改善厂内环境。（2）清扫锅炉房及烟气间水泥地板时要控制扫把力度尽量减少扬尘，建议垃圾发电厂配备扫地板用的吸尘器，这样可以很好的减少扬尘。（3）建议飞灰输送系统上配备除尘设备，这樣可以避免输灰中飞灰的溢出。（4）建议锅炉房及烟气间水泥地板上铺环氧地坪漆，这样可以提高美观，更容易飞灰的清扫。（5）对锅炉房及烟气间屋顶的轴流风机应改为具有除尘作用的风机，这样才不会使飞灰飘至厂外空间。（6）建议锅炉房和烟气处理间用砖墙隔开，这样避免锅炉房与烟气间的飞灰不会相互污染。

结语

本文从实际出发，总结出当前垃圾焚烧发电厂产生飞灰已对外界环境实现零排放，但在厂区密闭空间内垃圾焚烧产生的部分飞灰正污染着锅炉房与烟气处理间的环境，积沉在设备上的飞灰正侵蚀着设备的寿命和效率，同时飘散的飞灰损害工作人员的健康。因而本文从垃圾焚烧发电厂锅炉房与烟气处理间飞灰的来源原因分析，根据这些原因提出相关措施和建议，目的是为了实现减少飞灰对人和设备的污染。当前垃圾焚烧发电厂在全国各地大范围的扩张，为了实现人、设备、垃圾可持续发展，希望全国各地垃圾焚烧发电厂在考虑厂外环境的同时，也要多考虑厂内环境的改善。

参考文献：

[1] 王军.垃圾焚烧飞灰基本性质的研究[N].环境科学.2006.

[2] GB18485-2014.生活垃圾焚烧污染控制标准[S].

[3] 叶江明.电厂锅炉原理及设备[M].中国电力出版社.2009.

[4] 邵和春.火电厂锅炉检修工艺[M].中国电力出版社.2008.

[5] 庞国星.工程材料与成形技术基础[M].技术工业出版社.2008.