垃圾焚燒爐熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題|垃圾焚燒爐
1前言
作為一項(xiàng)實(shí)際要求較高的實(shí)踐性工作，垃圾焚燒爐及垃圾電廠熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特殊性不言而喻。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)垃圾焚燒爐及垃圾電廠的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化該項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的最終整體效果。
2主要焚燒爐型技術(shù)特點(diǎn)分析
2.1爐排爐型焚燒爐
機(jī)械爐排爐技術(shù)作為世界主流的垃圾焚燒爐技術(shù)，技術(shù)成熟、可靠，應(yīng)用前景廣闊，發(fā)展空間較大。這種焚燒爐因?yàn)榫哂袑?duì)垃圾的預(yù)處理要求不高，對(duì)垃圾熱值適應(yīng)范圍廣，運(yùn)行及維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，是目前在處理城市垃圾中使用最為廣泛的焚燒爐。該類型焚燒爐型式很多，主要有固定爐排、鏈條爐排、滾動(dòng)爐排、傾斜順推往復(fù)爐排、傾斜逆推往復(fù)爐排等。
為使垃圾燃燒過程穩(wěn)定，爐排型焚燒關(guān)鍵是爐排。爐排分為預(yù)熱段、燃燒段、燃燼段，段與段之間可以有垂直落差，也可沒有落差。垃圾在爐排上著火，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對(duì)流，還來自垃圾層內(nèi)部。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強(qiáng)烈地翻動(dòng)和攪動(dòng)，引起垃圾底部開始著火，連續(xù)的翻動(dòng)和攪動(dòng)使垃圾層松動(dòng)，透氣性加強(qiáng)，有助于垃圾的著火和燃燒。
由于垃圾焚燒技術(shù)較復(fù)雜、技術(shù)含量高，我國目前的大型機(jī)械爐排爐焚燒廠建設(shè)主要依靠引進(jìn)國外先進(jìn)焚燒爐，北京、上海等大中城市均主要采用引進(jìn)國外先進(jìn)爐排爐焚燒技術(shù)。部分中等城市開始應(yīng)用國產(chǎn)機(jī)械爐排爐。
2.2流化床焚燒爐
流化床焚燒爐不設(shè)運(yùn)動(dòng)爐體和爐排。流化床底設(shè)空氣分布板，使用石英砂作為熱載體。垃圾均勻定量地加入到700℃～750℃的砂子流態(tài)化床中，進(jìn)行熱解氣化和部分燃燒隨后被燃燼，不燃物和焚燒殘?jiān)S砂子一起通過爐底的排渣口進(jìn)入篩分機(jī)分離出大顆粒不燃物排出爐外。中等顆粒的渣和石英砂，通過提升機(jī)送入爐內(nèi)循環(huán)使用。
2.3回轉(zhuǎn)窯焚燒爐
回轉(zhuǎn)窯焚燒爐技術(shù)的燃燒設(shè)備主要是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯。它是通過爐本體滾筒連續(xù)、緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，利用內(nèi)壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動(dòng)時(shí)帶到筒體上部，然后靠垃圾自重落下。回轉(zhuǎn)窯式垃圾燃燒裝置設(shè)備費(fèi)用低，廠用電耗與其他燃燒方式相比也較少，但焚燒低熱值、高水分的垃圾時(shí)有一定的難度。
3汽輪機(jī)技術(shù)及汽輪機(jī)機(jī)組旁路系統(tǒng)的特點(diǎn)
3.1汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn) 垃圾焚燒爐
對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電廠而言，在選擇汽輪機(jī)時(shí)通常情況下都會(huì)選擇有較強(qiáng)低壓段抗水蝕能力的且有較強(qiáng)變工況能力的或者是次高壓凝汽式汽輪機(jī)。現(xiàn)有配置4臺(tái)比利時(shí)西格斯焚燒爐的某垃圾發(fā)電廠二期工程，該焚燒爐的主要形式為多級(jí)傾斜式往復(fù)排爐，每臺(tái)焚燒爐每天可以對(duì)750t的垃圾量進(jìn)行處理，所有焚燒爐可以達(dá)到每天4200t的處理能力，垃圾低位熱值設(shè)計(jì)值為7118kJ/kg。該垃圾焚燒發(fā)電廠配套了由南京汽輪電機(jī)有限公司制造的2臺(tái)汽輪機(jī)，主要為中壓、單缸、抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，其型號(hào)為C30-3.8/1.7/395型，配套的發(fā)電機(jī)組功率為2×32MW。汽輪機(jī)的啟停方式采用定壓式。
3.2汽輪機(jī)機(jī)組旁路系統(tǒng)特點(diǎn)
垃圾焚燒發(fā)電廠與常規(guī)的火力發(fā)電廠不同的是，其要求“停機(jī)不停爐”，通常情況下還要求運(yùn)行的年時(shí)長至少達(dá)到8000小時(shí)以上，因此垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)行方式一般都設(shè)置為汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)。在現(xiàn)階段，對(duì)于路旁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案主要有配備旁路減溫減壓器和高壓旁路凝汽器的大旁路系統(tǒng)以及只配備旁路減溫減壓器的小旁路系統(tǒng)這兩種。
垃圾焚燒發(fā)電廠選擇的是旁路系統(tǒng)額定流量為168t/h的第一種配置方案。該方案中，焚燒爐燃燒所產(chǎn)生的新蒸汽會(huì)在汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)直接進(jìn)行減溫減壓作用，然后再通過路旁高壓凝汽器使之冷凝成路旁凝結(jié)水，最后再通過路旁凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)入除氧器。當(dāng)啟動(dòng)和低負(fù)荷減溫減壓器系統(tǒng)被同時(shí)開啟時(shí)，通過減溫減壓的新蒸汽會(huì)分別進(jìn)入除氧加熱蒸汽和空氣預(yù)熱器母管，然后分別在鍋爐給水加熱除氧和焚燒爐空氣預(yù)熱器中被應(yīng)用，從而保證能正常運(yùn)行焚燒爐、余熱鍋爐以及除氧器。
4機(jī)組熱力系統(tǒng)優(yōu)化分析
4.1除氧器加熱蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化
該垃圾焚燒發(fā)電廠二期工程給水除氧采用壓力式熱力除氧，除氧器正常運(yùn)行時(shí)的加熱汽源來自汽輪機(jī)二段抽汽，調(diào)試啟動(dòng)期間由主蒸汽通過減溫減壓后的加熱蒸汽作為啟動(dòng)備用汽源。該廠初期通過機(jī)械式彈簧減壓閥將加熱蒸汽減壓來達(dá)到除氧器的壓力范圍，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于啟動(dòng)初期主蒸汽壓力不穩(wěn)定，該閥門頻繁開啟和關(guān)閉，造成了除氧器加熱蒸汽壓力也不穩(wěn)定，除氧效果不佳。同時(shí)由于加熱蒸汽至除氧器的供汽母管沿途未設(shè)置疏水管路，導(dǎo)致管路中大量積水，積水中雜質(zhì)集聚到機(jī)械式彈簧減壓閥前，使得該閥門常發(fā)生彈簧卡澀而無法正常開啟，除氧器供汽量不足。通過改造減壓閥和增設(shè)疏水管路解決了該問題。
4.2軸封供汽管道改造
該垃圾焚燒發(fā)電廠汽輪機(jī)機(jī)組加熱蒸汽通過均壓箱后供汽輪機(jī)前后汽封，均壓箱上裝有汽封壓力調(diào)整分配閥，使均壓箱保持2.94～29.4kPa的正常壓力，當(dāng)均壓箱中壓力低于2.94kPa時(shí)，二段抽汽作為備用軸封供汽通過該分配閥向均壓箱供汽，當(dāng)均壓箱中壓力高于29.4kPa時(shí)，多余的蒸汽通過汽封壓力調(diào)整分配閥排入凝汽器。該廠啟動(dòng)初期在汽輪機(jī)前后汽封正常投入時(shí)，均壓箱壓力卻無法建立起來。初步分析為均壓箱供汽不足，通過計(jì)算分析得出設(shè)計(jì)院給定的加熱蒸汽至均壓箱的供汽管道直徑太?。ㄖ睆綖?0cm），同時(shí)存在軸封回汽不暢的問題，由于疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)未將無壓和有壓疏水分開，造成有壓疏水通過無壓疏水管道時(shí)因反串到軸封供汽管道內(nèi)而積水，致使軸封供汽不暢。后通過將供汽管道直徑改造為108cm，增加了軸封供汽量，通過隔離有壓疏水管路，并通過在均壓箱內(nèi)加熱蒸汽對(duì)軸封管道充分暖管疏水來解決軸封管道積水問題。
4.3軸封供汽溫度調(diào)整
在該垃圾焚燒發(fā)電廠中，其汽輪機(jī)組要求的低壓汽封供汽溫度在120～180℃（整定值為150℃）的范圍內(nèi)，軸封的供汽溫度對(duì)于汽輪機(jī)機(jī)組的正常運(yùn)行會(huì)造成較大影響，一旦溫度過高，汽輪機(jī)機(jī)組軸封就會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)情況，而在較大的熱應(yīng)力作用下，又會(huì)使機(jī)組產(chǎn)生動(dòng)靜摩擦，對(duì)轉(zhuǎn)子的壽命造成很大影響；溫度過低則會(huì)將軸封供汽水帶入到汽輪機(jī)機(jī)組之中。然而，由于該垃圾焚燒發(fā)電廠的抽汽供均壓箱和軸封的供汽都沒有設(shè)計(jì)調(diào)溫設(shè)置，在很長一段時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)溫度大于220℃的情況在運(yùn)行期間，現(xiàn)階段要想對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)整，只能通過對(duì)均壓箱的進(jìn)汽量調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，因此，為了解決這個(gè)問題，建議該廠增設(shè)減溫裝置在均壓箱處。
5結(jié)束語
綜上所述，加強(qiáng)對(duì)垃圾焚燒爐及垃圾電廠熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的垃圾焚燒爐及垃圾電廠熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。
文章來源：德州群峰機(jī)械制造有限公司
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