生活垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的診斷與提升
——以中山北部基地垃圾焚燒廠為例

尹水娥，劉晶昊，李櫻，宋薇，丁兆勇，云松，蒲志紅

（1.中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120；2.環(huán)保部對(duì)外合作中心，北京100036）

生活垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施的診斷與提升
——以中山北部基地垃圾焚燒廠為例

尹水娥1，劉晶昊1，李櫻2，宋薇1，丁兆勇1，云松1，蒲志紅1

（1.中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，北京100120；2.環(huán)保部對(duì)外合作中心，北京100036）

介紹了生活垃圾焚燒發(fā)電廠的診斷方法，分析了診斷的重點(diǎn)；并運(yùn)用此方法對(duì)中山北部基地垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行診斷，根據(jù)對(duì)各系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)查結(jié)果，提出了改造提升方案，并進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)分析。

生活垃圾；焚燒廠；診斷；提升

焚燒是當(dāng)前我國(guó)重要的生活垃圾處理方式。截至2015年底，投入運(yùn)行的生活垃圾焚燒發(fā)電廠有222座，總處理能力為2.2×105t/d，總裝機(jī)約為4 300 MW，其中采用爐排爐的焚燒發(fā)電廠有140座，合計(jì)處理能力達(dá)到1.38×105t/d，裝機(jī)達(dá)到2 520 MW。根據(jù)“十三五”生活垃圾無害化處理設(shè)施規(guī)劃，到2020年底，我國(guó)將建成近400座焚燒廠，總處理能力達(dá)到5.2×105t/d，焚燒比例占垃圾處理的50%以上。

從1986年深圳清水河垃圾焚燒廠建成開始，我國(guó)垃圾焚燒經(jīng)歷了十多年的發(fā)展，垃圾焚燒廠建設(shè)管理水平有了很大的提升。但是，垃圾焚燒處理設(shè)施以機(jī)電設(shè)備為主，具有一定的使用年限，長(zhǎng)年累月在高溫腐蝕環(huán)境下運(yùn)行，逐漸老化，需要經(jīng)常進(jìn)行診斷與提升。尤其是面對(duì)當(dāng)前公眾對(duì)于焚燒廠的普遍關(guān)注以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的情況，我國(guó)將有一批垃圾焚燒廠需要進(jìn)行改造升級(jí)。為此，有必要對(duì)老舊焚燒廠進(jìn)行提升改造研究。通過對(duì)焚燒設(shè)施診斷方法學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)焚燒廠運(yùn)行管理中存在的問題，并根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，從而提出相應(yīng)的解決方案。

1 垃圾焚燒發(fā)電廠的診斷

國(guó)外有些焚燒廠連續(xù)運(yùn)行30～40 a，絕非靠日常的例行檢修能達(dá)到，期間需要經(jīng)歷多次大幅度的診斷與提升。借鑒日本和我國(guó)臺(tái)灣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)焚燒廠運(yùn)行了一定的年限，各設(shè)備出現(xiàn)了老化現(xiàn)象后，需要給焚燒廠做一次整體診斷，包括診斷范圍的確定、診斷的指標(biāo)、診斷的項(xiàng)目和診斷的內(nèi)容等。

1）診斷的范圍。一般老舊焚燒廠設(shè)備狀態(tài)及運(yùn)營(yíng)情況，包括垃圾接收系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、燃燒煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣處理系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、飛灰穩(wěn)定化系統(tǒng)、爐渣出灰及輸送系統(tǒng)、廠房暖通系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)以及土木建筑。

2）調(diào)查的項(xiàng)目。主要是設(shè)備檢查和效能評(píng)估。圖1為生活垃圾焚燒設(shè)施診斷方法總體設(shè)計(jì)。

圖1 生活垃圾焚燒設(shè)施診斷方法總體設(shè)計(jì)

3）診斷內(nèi)容。焚燒廠設(shè)備檢查主要涉及廠內(nèi)各系統(tǒng)內(nèi)的主要設(shè)備及其附件，比如靜電除塵器包括除塵器本體，集塵、放電裝置，灰塵排出裝置，電氣設(shè)備等，對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行仔細(xì)檢查。主要方法有目測(cè)、測(cè)量和測(cè)試。檢查判定：①查各系統(tǒng)或各部材的劣化、損傷程度，與新設(shè)備、部材做性能或材質(zhì)的比較；②各系統(tǒng)或各部材的使用情況（溫度等）是否適當(dāng)，進(jìn)行合理的使用條件與現(xiàn)狀使用情況的比較；③各系統(tǒng)或各部材的使用殘余壽命的估算，得出殘余壽命和整改所需要的時(shí)間，可預(yù)測(cè)的故障內(nèi)容與對(duì)策，改造、改修的對(duì)策；④導(dǎo)入新技術(shù)的可能性。

4）焚燒廠效能評(píng)估。主要是根據(jù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)逐個(gè)評(píng)估，主要方法為對(duì)比和計(jì)算。檢查判定：①與設(shè)計(jì)值的比較；②與同類型的其他廠的指標(biāo)對(duì)比。

5）需要查閱的資料。①工廠運(yùn)營(yíng)情況，其中包括各年度的垃圾進(jìn)廠量、焚燒量以及爐渣量，垃圾進(jìn)廠量/焚燒量以及爐渣量的歷年變化，燃燒效率、蒸發(fā)效率的歷年變化，燃燒效率/蒸發(fā)效率的歷年變化；②垃圾成分以及焚燒殘?jiān)馁Y料，包括垃圾化學(xué)分析、燃燒殘?jiān)鼩v年變化、熱灼減率的歷年變化；③煙氣的有害氣體的資料，包括有害氣體濃度歷年變化、粉塵濃度歷年變化、硫氧化物濃度歷年變化、煙氣處理藥品使用量歷年變化；④廢水相關(guān)資料，包括原水分析結(jié)果代表值、排放水分析結(jié)果代表值；⑤電量相關(guān)資料，主要是發(fā)電量以及上網(wǎng)電量、購(gòu)入電量的歷年變化；⑥各設(shè)備的維修相關(guān)資料。

2 案例分析

2.1 項(xiàng)目基本情況

中山北部基地垃圾焚燒發(fā)電廠于2009年正式投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理能力為1 000 t/d，滲瀝液處理能力為450 t/d。項(xiàng)目建廠水平較高，垃圾吊、垃圾焚燒爐、燃燒器、布袋及煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等主要設(shè)備均為國(guó)外進(jìn)口。

項(xiàng)目自投產(chǎn)以來很多設(shè)備未曾按使用要求進(jìn)行必要的檢修維護(hù)，如爐排和鍋爐爐管6 a未曾更換，2號(hào)汽輪機(jī)未曾執(zhí)行過大修，致使目前多個(gè)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，全廠總體工作效率不高，目前的垃圾處理能力只能達(dá)到800 t/d，而且廠用電率偏高。與此同時(shí)，隨著公眾環(huán)保意識(shí)的提高，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也隨之不斷嚴(yán)格，焚燒廠的工藝技術(shù)以及設(shè)備狀況已經(jīng)難以達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2 設(shè)備診斷

2臺(tái)爐是同時(shí)建成，焚燒爐余熱鍋爐等主要設(shè)備運(yùn)行及檢修情況相當(dāng)，本次診斷主要針對(duì)1#焚燒線展開，2#焚燒線檢修工程量及內(nèi)容可參考1#焚燒線來進(jìn)行。

按照診斷方法對(duì)焚燒處理設(shè)施進(jìn)行全面診斷，逐個(gè)檢查每個(gè)系統(tǒng)和每個(gè)設(shè)備。以焚燒裝置為例，發(fā)現(xiàn)推料器設(shè)備腐蝕、磨損嚴(yán)重，推料爐排間隙變大，致使有垃圾落入推料器下方滲瀝液收集斗中造成堵塞。此外，推料器頂板和推料器爐排都有不同程度的脫落現(xiàn)象；第2單元至第4單元爐排磨損、腐蝕嚴(yán)重，轉(zhuǎn)動(dòng)爐排片與固定爐排片間隙過大，正常間隙應(yīng)為3～5 mm，目前為25～30 mm，爐排有堵塞現(xiàn)象。爐排下滑動(dòng)調(diào)整軸均有斷裂、脫落現(xiàn)象發(fā)生。液壓油管與設(shè)備接口處多有滲油現(xiàn)象；液壓推桿由于長(zhǎng)時(shí)間未檢修更換，磨損嚴(yán)重，推桿變形，前后直徑相差明顯，如圖2所示。

圖2 液壓推桿和爐排片的故障診斷

2.3 診斷評(píng)估

根據(jù)對(duì)各系統(tǒng)、設(shè)備的調(diào)查結(jié)果，給出綜合評(píng)價(jià)及分析，依據(jù)CJJ 128—2009生活垃圾焚燒廠運(yùn)行維護(hù)與安全技術(shù)規(guī)程中規(guī)定的各系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)定，特種設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)按國(guó)家和行業(yè)有關(guān)規(guī)定，同時(shí)依據(jù)相應(yīng)的操作規(guī)程執(zhí)行，按照診斷判定進(jìn)行分析。下面以焚燒裝置為例。①爐排：爐排出現(xiàn)破損情況，2～4單元固定爐排和轉(zhuǎn)動(dòng)爐排磨損嚴(yán)重，間隙較大；爐排備品不足，導(dǎo)致年檢無法更換，目前多階無法正常動(dòng)作。建議采購(gòu)爐排備品，同時(shí)停爐對(duì)爐排進(jìn)行全面的檢測(cè)，對(duì)2～4單元破損爐排進(jìn)行及時(shí)更換，桁架及導(dǎo)輪等原件進(jìn)行清潔更換。針對(duì)助燃風(fēng)出風(fēng)口堵塞問題進(jìn)行整改。②爐排液壓裝置：由于油污及油品問題，導(dǎo)致液壓設(shè)備堵塞及漏油，實(shí)際運(yùn)行中致使?fàn)t排動(dòng)作異常。建議針對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面性管線除垢，檢修各油壓缸漏油問題，并選用合適的液壓油品。爐排液壓推桿磨損變形嚴(yán)重，建議全部更換。

在設(shè)備診斷基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)運(yùn)營(yíng)資料和報(bào)表，根據(jù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)逐個(gè)評(píng)估，以鍋爐排煙溫度高于設(shè)計(jì)值為例。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)DCS數(shù)據(jù)來看，鍋爐的排煙溫度達(dá)233℃，比正常的排煙溫度高出30℃以上，結(jié)合蒸汽出口參數(shù)較低的實(shí)際情況，初步判斷應(yīng)該是過熱器、省煤器等對(duì)流受熱面積灰結(jié)渣，使煙氣側(cè)的放熱熱阻增大，傳熱惡化使水側(cè)吸熱量少，煙氣的冷卻效果差，導(dǎo)致排煙溫度升高。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前裝有振打吹灰和激波吹灰2種方式，由于振打吹灰裝置出現(xiàn)腐蝕、老化等原因，而激波吹灰效果達(dá)不到要求，使受熱面結(jié)渣積灰嚴(yán)重，尤其是二級(jí)省煤器，堵塞了接近20排管，建議整體更換振打吹灰裝置，整改、維護(hù)激波吹灰，整體更換二級(jí)省煤器裝置，維護(hù)過熱器和一級(jí)省煤器裝置。

2.4 診斷經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

對(duì)診斷提升方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，主要包括整改需要的花費(fèi)以及整改后提升的經(jīng)濟(jì)效益。本次改造最直接的經(jīng)濟(jì)效果可以實(shí)現(xiàn)增加垃圾處理量，增加噸垃圾發(fā)電量，降低廠用電率等方面，本測(cè)算按照3種工況進(jìn)行測(cè)算并對(duì)比，經(jīng)濟(jì)效果非常顯著。

1）現(xiàn)有工況：改造前入爐垃圾處理量為820 t/d，進(jìn)廠垃圾約為860 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量320 kWh，廠用電率約為20%。

2）改造后保守工況：經(jīng)改造后入爐垃圾量可達(dá)到970 t/d，入廠垃圾處理量達(dá)到1 030 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量340 kWh，項(xiàng)目廠用電率降低到17.5%。

3）改造后理想工況：經(jīng)改造后入爐垃圾量可達(dá)到1 040 t/d，入廠垃圾處理量達(dá)到1 100 t/d，噸入爐垃圾發(fā)電量360 kWh，項(xiàng)目廠用電率降低到16.5%。

4）按照保守工況，762個(gè)工作日可收回整改投資（約為27.7個(gè)月）；按照理想工況，461個(gè)工作日可收回改造投資（約為17個(gè)月）。

本次整改在經(jīng)濟(jì)效益方面還體現(xiàn)在能夠提升系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行效果，減少由于設(shè)備故障導(dǎo)致的計(jì)劃外停爐，降低爐渣熱灼減率，提升鍋爐效率等方面，社會(huì)效益和環(huán)境效益非常明顯。

［1］生活垃圾焚燒廠運(yùn)行監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)：CJJ/T 212—2015［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

［2］生活垃圾焚燒廠評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：CJJ/T 137—2010［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

Diagnosis and Improvement of Waste Incineration Facilities:A Case Study of the Waste Incineration Plant in the Base of the Northern Part of Zhongshan

Yin Shuie1，Liu Jinghao1，Li Ying2，Song Wei1，Ding Zhaoyong1，Yun Song1，Pu Zhihong1
（1.China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100120；2.Foreign Economic Cooperation Office，Ministry of Environmental Protection，Beijing100036）

We introduced the diagnosis method of waste incineration plant，analyzed the diagnosis key points，then used the method to diagnose the waste incineration plant in the base of the northern part of Zhongshan.According to the survey result，we put forward the improvement plan，and made the comprehensive assessment and economic analysis.

municipal solid waste；waste incineration plant；diagnosis；improvement

X705

B

1005-8206（2017）03-0094-03

尹水娥（1978—），高級(jí)工程師，主要從事固廢處理及煙氣污染物的控制研究工作。

E-mail：yinshuie@163.com。

2017-02-23