热解气化炉替代流化床焚烧炉的改造分析

陈庆楠 龚坤

摘要：随着我国城镇化的快速发展，垃圾每年以8%～10%的速度增长，我国的主流生活垃圾焚烧厂中，应用炉排炉的焚烧厂约占75%，循环流化床约占25%。目前新建的垃圾焚烧项目绝大部分采用炉排炉，循环流化床焚烧炉已基本退出市场。在现有的垃圾焚烧厂中仍然有少量流化床焚烧炉。由于流化床焚烧炉飞灰排放比例高、需要掺烧少量燃煤作为辅助燃料、连续运行时间短等缺点，部分流化床焚烧炉面临着停炉改造的问题。目前的方法是将流化床焚烧炉改成炉排炉。

关键词：热解气化炉;流化床焚烧炉;替代;改造

1、垃圾热解气化炉简介

拟采用的垃圾热解气化炉是具有自主知识产权的立式旋转垃圾热解气化炉。该热解气化炉分为一燃室和二燃室。一燃室为立式热解气化室，二燃室为热解气体燃烧室。立式旋转热解气化焚烧炉主要由垂直加料仓、双辊连续下料机、固定炉盖、回转炉体、凸型炉篦、炉座、回转轴承及底座、重型链刮板式出渣机、过渡烟道、二燃室组成。垃圾从垂直加料仓上方的漏斗投入，并通过设在炉盖上的双辊连续下料机，将料仓内的垃圾按照设定的处理量连续均匀不间断地加入炉内。在一燃室炉内垃圾被干燥，热解燃烧，燃尽。产生的渣排出一燃室，进渣池。产生的近800℃高温燃气进二燃室，与加入二次空气进一步燃烧，经二燃室产生的1200℃左右的高温烟气进余热锅炉。立式旋转热解气化焚烧技术，采用热解气化原理对固体废弃物进行处理，确保了燃烧工况的稳定性和高效性，在无需任何辅助燃料的条件下，既具有“热效率高、一燃室温度高、热灼减率低、飞灰排放量小、二噁英排放浓度低”等技术优势，又具有“炉型结构简单紧凑、启停炉操作便捷、维护方便、运行能耗低、炉子重量轻、占地面积小、建设成本低”等经济优势。

2、热解气化炉替代流化床焚烧炉的改造方案

由于流化床垃圾焚烧炉在焚烧炉膛布置有水冷壁，而热解气化炉一燃室及二燃室未布置受热面，因此在拆除流化床焚烧炉后，原尾部受热面不足，需要一并拆掉，新设余热锅炉配热解气化炉。而2台热解气化炉合并设置1台余热锅炉，需要2台热解气化炉配合运行，不便于热解气化炉的启停，不便于运行管理。在其中1台热解气化炉停运检修时，余热锅炉内由于烟气量减少一半，烟气流速降低很多，不利于机组稳定运行。因此改造方案将采用2台热解气化炉各配置1台余热锅炉的方式。根据现有系统设置及布置条件，参考热解气化炉的系统要求，提出2种改造方案。

2.1方案一

设置2台热解气化炉和2台余热锅炉。热解气化炉布置在锅炉房紧靠E排柱，在热解气化炉之后依次布置二次燃烧室和余热锅炉，省煤器出来的烟道接入原电厂除酸塔;热解气化炉布置在给料间，给料系统设置在原工程的给料间D-E柱之间，拆除原给料间设备和楼层，原料通过抓斗抓取输送到热解气化炉进料接口;一次风机布置在气化炉炉侧的0m处，二次风机布置在气化炉炉侧的9.3m处;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之间的给料系统，整个CFB锅炉系统设备。该方案的优点是热解气化炉布置在料仓间，取消炉前给料装置，系统简单，减少潜在故障点。

2.2方案二

设置2台热解气化炉和2台余热锅炉。热解气化炉布置在锅炉房紧靠E排柱，在热解气化炉之后依次布置二次燃烧室和余热锅炉，省煤器出来的烟道接入原电厂除酸塔;给料系统设置在原工程的给料间D-E柱之间，给料层标高为18.5m，原料通过抓斗抓取输送到料斗，再通过螺旋给料机输送到热解气化炉进料接口;一次风机布置在气化炉炉侧的0m处，二次风机布置在气化炉炉侧的9.3m处;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之间的给料系统，整个CFB锅炉系统设备。该方案优点是热解气化炉布置在锅炉房，料仓间改造量少。二燃室、余热锅炉采用单元设置，运行灵活。

2.3技术可行性

本文将热解气化炉布置在料仓间和锅炉房，提出2种改造方案和措施，简要列出了各方案的优点。经过现场考察及查看设计资料后发现，原料仓间给料机以下楼层已被电气配电室及控制室占据，拆除改造将造成全厂停电。因此需要将热解气化炉布置在锅炉房。原给料机平台为15.4m，热解气化炉进料口位于18.4m平台，因此需要设置2级给料机，将垃圾从原料斗下端输送到热解气化炉进料口。因此最终确定改造方案是新设2台热解气化炉、2台余热锅炉，同时对炉前给料系统进行改造，以适应气化炉的进料口。

2.4经济可行性

改造前垃圾处理量是500t/d，年运行时间243d，年处理垃圾121666t，按垃圾灰分25%计算，年产飞灰21291t。改造后2台热解气化炉是300t/d，年運行时间365d，年处理垃圾109500t，年产飞灰1368t。改造前后，飞灰产生量减少了19923t，按垃圾飞灰固化和填埋总费用800元/t计算，年节约飞灰处理成本1594万元。因垃圾处理量减少而减少的处理费和电费收益减少，约208元/t，扣除这部分收益减少后，净收益仍有约1340万元。因此，改造在经济上有可行性。针对小吉溪上游支流总磷超标的问题，选取小吉小学和洋尾村两处构建生态湿地，处理区域面积分别为2350m2和2600m2，改善小支流水质。流域内主要污染负荷以农业面源为主，拟设计下洋坑稳定塘处理农业面源污染且调蓄水源，设计总面积为360m2。对现状农田沟渠进行生态化改造，建设1100m生态沟渠，在保留排水功能的基础上，削减面源污染物。在小吉溪沿岸构造林草混交生态缓冲带1470m，形成拦截过滤、改善环境的绿色生态廊道。

结语

根据项目实际条件确定了可行的流化床改造为热解气化炉的改造技术方案，并同时简要分析了改造方案的经济性。由于热解气化炉的运行稳定性，以及产生飞灰量极少的技术特性，在保障电厂稳定运行的同时极大地减少了飞灰处置成本，从而具有明显的经济效益。改造方案从技术和经济上都具有可行性，为流化床焚烧炉垃圾电厂改造提供了1种新的思路和方法。

参考文献

[1]杨潇潇，赵永峰，丛堃林.湍动流化床气化焚烧炉节能效率与经济性分析[J].中国资源综合利用，2020，38（10）：170-173.