熱解氣化爐替代流化床焚燒爐的改造分析

陳慶楠 龔坤

摘要：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，垃圾每年以8%～10%的速度增長(zhǎng)，我國(guó)的主流生活垃圾焚燒廠中，應(yīng)用爐排爐的焚燒廠約占75%，循環(huán)流化床約占25%。目前新建的垃圾焚燒項(xiàng)目絕大部分采用爐排爐，循環(huán)流化床焚燒爐已基本退出市場(chǎng)。在現(xiàn)有的垃圾焚燒廠中仍然有少量流化床焚燒爐。由于流化床焚燒爐飛灰排放比例高、需要摻燒少量燃煤作為輔助燃料、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短等缺點(diǎn)，部分流化床焚燒爐面臨著停爐改造的問題。目前的方法是將流化床焚燒爐改成爐排爐。

關(guān)鍵詞：熱解氣化爐;流化床焚燒爐;替代;改造

1、垃圾熱解氣化爐簡(jiǎn)介

擬采用的垃圾熱解氣化爐是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的立式旋轉(zhuǎn)垃圾熱解氣化爐。該熱解氣化爐分為一燃室和二燃室。一燃室為立式熱解氣化室，二燃室為熱解氣體燃燒室。立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒爐主要由垂直加料倉(cāng)、雙輥連續(xù)下料機(jī)、固定爐蓋、回轉(zhuǎn)爐體、凸型爐篦、爐座、回轉(zhuǎn)軸承及底座、重型鏈刮板式出渣機(jī)、過渡煙道、二燃室組成。垃圾從垂直加料倉(cāng)上方的漏斗投入，并通過設(shè)在爐蓋上的雙輥連續(xù)下料機(jī)，將料倉(cāng)內(nèi)的垃圾按照設(shè)定的處理量連續(xù)均勻不間斷地加入爐內(nèi)。在一燃室爐內(nèi)垃圾被干燥，熱解燃燒，燃盡。產(chǎn)生的渣排出一燃室，進(jìn)渣池。產(chǎn)生的近800℃高溫燃?xì)膺M(jìn)二燃室，與加入二次空氣進(jìn)一步燃燒，經(jīng)二燃室產(chǎn)生的1200℃左右的高溫?zé)煔膺M(jìn)余熱鍋爐。立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒技術(shù)，采用熱解氣化原理對(duì)固體廢棄物進(jìn)行處理，確保了燃燒工況的穩(wěn)定性和高效性，在無需任何輔助燃料的條件下，既具有“熱效率高、一燃室溫度高、熱灼減率低、飛灰排放量小、二噁英排放濃度低”等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又具有“爐型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、啟停爐操作便捷、維護(hù)方便、運(yùn)行能耗低、爐子重量輕、占地面積小、建設(shè)成本低”等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

2、熱解氣化爐替代流化床焚燒爐的改造方案

由于流化床垃圾焚燒爐在焚燒爐膛布置有水冷壁，而熱解氣化爐一燃室及二燃室未布置受熱面，因此在拆除流化床焚燒爐后，原尾部受熱面不足，需要一并拆掉，新設(shè)余熱鍋爐配熱解氣化爐。而2臺(tái)熱解氣化爐合并設(shè)置1臺(tái)余熱鍋爐，需要2臺(tái)熱解氣化爐配合運(yùn)行，不便于熱解氣化爐的啟停，不便于運(yùn)行管理。在其中1臺(tái)熱解氣化爐停運(yùn)檢修時(shí)，余熱鍋爐內(nèi)由于煙氣量減少一半，煙氣流速降低很多，不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。因此改造方案將采用2臺(tái)熱解氣化爐各配置1臺(tái)余熱鍋爐的方式。根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)置及布置條件，參考熱解氣化爐的系統(tǒng)要求，提出2種改造方案。

2.1方案一

設(shè)置2臺(tái)熱解氣化爐和2臺(tái)余熱鍋爐。熱解氣化爐布置在鍋爐房緊靠E排柱，在熱解氣化爐之后依次布置二次燃燒室和余熱鍋爐，省煤器出來的煙道接入原電廠除酸塔;熱解氣化爐布置在給料間，給料系統(tǒng)設(shè)置在原工程的給料間D-E柱之間，拆除原給料間設(shè)備和樓層，原料通過抓斗抓取輸送到熱解氣化爐進(jìn)料接口;一次風(fēng)機(jī)布置在氣化爐爐側(cè)的0m處，二次風(fēng)機(jī)布置在氣化爐爐側(cè)的9.3m處;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之間的給料系統(tǒng)，整個(gè)CFB鍋爐系統(tǒng)設(shè)備。該方案的優(yōu)點(diǎn)是熱解氣化爐布置在料倉(cāng)間，取消爐前給料裝置，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，減少潛在故障點(diǎn)。

2.2方案二

設(shè)置2臺(tái)熱解氣化爐和2臺(tái)余熱鍋爐。熱解氣化爐布置在鍋爐房緊靠E排柱，在熱解氣化爐之后依次布置二次燃燒室和余熱鍋爐，省煤器出來的煙道接入原電廠除酸塔;給料系統(tǒng)設(shè)置在原工程的給料間D-E柱之間，給料層標(biāo)高為18.5m，原料通過抓斗抓取輸送到料斗，再通過螺旋給料機(jī)輸送到熱解氣化爐進(jìn)料接口;一次風(fēng)機(jī)布置在氣化爐爐側(cè)的0m處，二次風(fēng)機(jī)布置在氣化爐爐側(cè)的9.3m處;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之間的給料系統(tǒng)，整個(gè)CFB鍋爐系統(tǒng)設(shè)備。該方案優(yōu)點(diǎn)是熱解氣化爐布置在鍋爐房，料倉(cāng)間改造量少。二燃室、余熱鍋爐采用單元設(shè)置，運(yùn)行靈活。

2.3技術(shù)可行性

本文將熱解氣化爐布置在料倉(cāng)間和鍋爐房，提出2種改造方案和措施，簡(jiǎn)要列出了各方案的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考察及查看設(shè)計(jì)資料后發(fā)現(xiàn)，原料倉(cāng)間給料機(jī)以下樓層已被電氣配電室及控制室占據(jù)，拆除改造將造成全廠停電。因此需要將熱解氣化爐布置在鍋爐房。原給料機(jī)平臺(tái)為15.4m，熱解氣化爐進(jìn)料口位于18.4m平臺(tái)，因此需要設(shè)置2級(jí)給料機(jī)，將垃圾從原料斗下端輸送到熱解氣化爐進(jìn)料口。因此最終確定改造方案是新設(shè)2臺(tái)熱解氣化爐、2臺(tái)余熱鍋爐，同時(shí)對(duì)爐前給料系統(tǒng)進(jìn)行改造，以適應(yīng)氣化爐的進(jìn)料口。

2.4經(jīng)濟(jì)可行性

改造前垃圾處理量是500t/d，年運(yùn)行時(shí)間243d，年處理垃圾121666t，按垃圾灰分25%計(jì)算，年產(chǎn)飛灰21291t。改造后2臺(tái)熱解氣化爐是300t/d，年運(yùn)行時(shí)間365d，年處理垃圾109500t，年產(chǎn)飛灰1368t。改造前后，飛灰產(chǎn)生量減少了19923t，按垃圾飛灰固化和填埋總費(fèi)用800元/t計(jì)算，年節(jié)約飛灰處理成本1594萬元。因垃圾處理量減少而減少的處理費(fèi)和電費(fèi)收益減少，約208元/t，扣除這部分收益減少后，凈收益仍有約1340萬元。因此，改造在經(jīng)濟(jì)上有可行性。針對(duì)小吉溪上游支流總磷超標(biāo)的問題，選取小吉小學(xué)和洋尾村兩處構(gòu)建生態(tài)濕地，處理區(qū)域面積分別為2350m2和2600m2，改善小支流水質(zhì)。流域內(nèi)主要污染負(fù)荷以農(nóng)業(yè)面源為主，擬設(shè)計(jì)下洋坑穩(wěn)定塘處理農(nóng)業(yè)面源污染且調(diào)蓄水源，設(shè)計(jì)總面積為360m2。對(duì)現(xiàn)狀農(nóng)田溝渠進(jìn)行生態(tài)化改造，建設(shè)1100m生態(tài)溝渠，在保留排水功能的基礎(chǔ)上，削減面源污染物。在小吉溪沿岸構(gòu)造林草混交生態(tài)緩沖帶1470m，形成攔截過濾、改善環(huán)境的綠色生態(tài)廊道。

結(jié)語

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際條件確定了可行的流化床改造為熱解氣化爐的改造技術(shù)方案，并同時(shí)簡(jiǎn)要分析了改造方案的經(jīng)濟(jì)性。由于熱解氣化爐的運(yùn)行穩(wěn)定性，以及產(chǎn)生飛灰量極少的技術(shù)特性，在保障電廠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)極大地減少了飛灰處置成本，從而具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。改造方案從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具有可行性，為流化床焚燒爐垃圾電廠改造提供了1種新的思路和方法。

參考文獻(xiàn)

[1]楊瀟瀟，趙永峰，叢堃林.湍動(dòng)流化床氣化焚燒爐節(jié)能效率與經(jīng)濟(jì)性分析[J].中國(guó)資源綜合利用，2020，38（10）：170-173.