垃圾焚烧电厂锅炉优化设计措施

垃圾焚烧电厂锅炉优化设计措施

贺寄荣

徐州惜能环境工程设备有限公司

摘要：垃圾焚烧发电产业在我国的发展和应用，加速了能源结构转型的速度。锅炉作为垃圾焚烧发电中不可或缺的设备之一，其在实际运行过程中，受热面出现的腐蚀、堵灰结焦、磨损减薄、爆管泄露等问题，不仅影响着锅炉热效率的提升，而且对锅炉设备的稳定运行造成了极大的影响。所以发电厂应该积极探锅炉优化设计的途径，针对锅炉运行过程中出现的问题，制定针对性解决措施，才能确保垃圾焚烧发电厂的安全、稳定运行。文章主要是就垃圾焚烧电厂锅炉优化设计措施进行了分析与探讨。

关键词:垃圾焚烧电厂;锅炉;优化设计

引言

城市生活垃圾处理从以往的填埋、露天堆放向焚烧发电方向的转变，加快了焚烧发电产业技术发展应用的速度。合理应用垃圾焚烧发电技术，优化锅炉设计方案，提高锅炉设计的科学性与合理性，才能从源头上解决影响锅炉长期稳定运行的问题，提高垃圾焚烧发电设备的整体运行效率。

1垃圾焚烧电厂应用背景分析

城镇化进程的加快，虽然为垃圾焚烧电厂的建设和发展提供了新的契机。但是由于垃圾中含有的硫、氯等腐蚀性元素以及铅、锌等重金属元素，所以其在燃烧时对锅炉受热面造成了严重的腐蚀问题，如果垃圾焚烧发电厂在生产过程中，忽略了保护锅炉受热面的重要性，就会导致锅炉发生破损或泄露等问题，影响到锅炉设备的安全稳定运行，增加了发电厂锅炉设备维护的成本，导致企业遭受不必要经济损失。如果站在增加热效率或减少二噁英排放量角度分析的话，垃圾焚烧电厂采用的高温度、高压力蒸汽运行策略，也在一定程度上加快了锅炉受热面腐蚀的速度。如果站在腐蚀角度分析的话，常规燃煤锅炉使用的燃料具有含高硫分(1.5 %～2.5 %)而低氯量(0.05 %)的特点，其在燃烧时产生的高温硫、硫化物等是导致锅炉受热面发生腐蚀问题的关键因素。垃圾焚烧发电则与之恰恰想法，垃圾焚烧介质氯含量较高达到了(0.47 %～0.72 %)，其在燃烧时产生的高温氯对锅炉受热面造成了非常严重的腐蚀。比如，氯元素既能够以HCl，Cl2的形式存在，同样也能够与Na，K等碱性元素、Zn，Pb等重金属元素结合在一起形成化合物，腐蚀锅炉受热表面。锅炉在焚烧垃圾时，形成的低熔点混合熔融盐，一旦站黏在锅炉受热表面，就会因为存在大量Cl元素，导致锅炉受热面无法形成保护性氧化层，加快了锅炉受热面腐蚀的速度，缩短了垃圾焚烧锅炉的整体使用寿命。目前，我国垃圾焚烧电厂运行过程中，锅炉受热面出现的高温氯腐蚀问题，主要集中在一通道水冷壁管；一、二通道过渡区、屏式过热器、蒸发器等区域。如果垃圾焚烧发电厂运行过程中，锅炉水冷壁管因为长期受到燃料腐蚀气氛或飞灰冲刷的话，随着氯化物盐、硫酸盐、碱金属盐、重金属盐等结合在一起，产生的低熔点混合盐，就好在氯熔融盐的作用下，加快对锅炉受热面腐蚀的速度，导致锅炉发生故障影响垃圾焚烧电厂的生产效益。

2垃圾焚烧电厂锅炉优化设计措施

为了有效提升垃圾焚烧电厂锅炉装置燃烧状态的控制效果，发电厂应该在确保供热量充足的前提下，采取有效措施提高垃圾燃烧的稳定性，降低垃圾焚烧的成本。（1）严格按照主气压指标控制垃圾焚烧状况，提高锅炉设备整体运行效率。（2）加大空燃比指标调控力度，降低锅炉燃烧成本。（3）保证锅炉炉膛内负压量始终保持充足状态，提高垃圾燃烧的安全性与稳定性。

2.1防止高温腐蚀

垃圾焚烧电厂在生产过程中，工作人员必须充分重视垃圾焚烧锅炉运行过程中，制定科学合理的应对策略，控制锅炉燃烧过程中烟气中含有的大量氯化氢和氧化硫物质对锅炉受热面造成的腐蚀。首先，为了避免锅炉受热面出现局部高温腐蚀的问题，操作人员应该切实做好锅炉受热面耐火材料涂覆处理的相关工作。在第一烟道高温区域，采用高温耐火材料涂覆烟道表面，提高烟道的整体耐腐蚀性。其次，充分考虑过热器高温腐蚀对锅炉受热面造成的影响，通过在烟气温度较低区域布置高温过热器的方式，提高高温过热器烟气温度控制效果，才能的有效降低高温过热器壁温的前提下，防止锅炉受热面发生高温腐蚀问题，影响垃圾焚烧锅炉的运行稳定性。

2.2防止锅炉结焦

城市生活垃圾具有成分复杂程度较高的特点，即便是经过焚烧后，高温烟气中仍然含有大量的粘覆物颗粒，烟气在不断流动的过程中，锅炉受热面迎风面很容易形成粘性积灰，随着锅炉运行时间的延长，积灰厚度逐渐增加，必然会导致锅炉烟道出现堵死的情况。由于受到烟气前后压差较大等因素的影响，烟气温度不断上升的过程中，锅炉受热面的腐蚀程度也越来越严重，对锅炉的安全运行造成了极大的影响，如果垃圾焚烧电厂采取被动停炉清灰措施清理烟道中的积灰，不仅会影响到电厂的正常生产，而且增加了锅炉设备的运行成本。所以，为了避免锅炉烟气管道发生堵死的情况，有效延长锅炉的运行周期，降低设备运行成本，垃圾焚烧电厂必须切实做好以下几方面的工作：（1）保证烟气进入管束前，能够以足够的速度翻转流动，增加烟道长度，保证可燃性气体在烟道内充分燃烧，将烟气温度降至合适的范围内。（2）定期检查过了受热管水循环系统，确保受热管管壁温度始终保持在合适的温度范围内，提高管道内烟气的流速，避免因为飞灰磨损管道，影响受热管道的正常使用。（3）采取科学方式吹灰。垃圾焚烧电厂使用的锅炉不仅在第二、三烟道顶部分别设置了水力清灰装置，而且在第二、三烟道左右两侧还设置了炉膛吹灰器等装置，操作人员在锅炉运行过程中，必须严格按照操作规范和流程，定期开展锅炉受热管积灰的清楚工作，才能在有效提升受热管清灰效果的基础上，延长锅炉受热管使用寿命，提高锅炉运行安全性与稳定性。锅炉受热管外墙两侧设置的炉膛吹灰器等装置，不仅保证了第二、三烟道的清灰效果，而且降低了水平烟道的工作烟温度。此外，由于锅炉尾部垂直通道省煤区烟气温度相对较低，大多在400℃以下，不仅有效防止了高温腐蚀问题的发生，而且该区域积灰较之其他区域相对松散，所以，操作人员只需采用半伸缩式蒸汽吹灰策略，即可保证清灰效果达到预期目标，有效延长了设备使用寿命，提高了锅炉受热面的防腐蚀性能。

2.3锅炉防磨措施

锅炉运行过程中，出烟口是余热锅炉磨损问题最严重的区域，针对锅炉余热磨损的预防处理，工作人员应该先对锅炉出烟口结构设计进行相应的优化，降低出烟口的烟气流速，避免因为出现烟气直接冲刷设备的情况出现，提高设备的防磨性能。另外操作人员还可以采取在出烟口附近布置间距较小的抓钉或销钉的方式，提高设备整体强度，然后再按照操作规范，涂覆耐火防磨材料，从而达到有效降低锅炉受热面磨损问题发生率的目的。

2.4防止锅炉泄露

垃圾焚烧余热锅炉上的焊接口数量较多，增加了爆管泄露风险发生的概率，对余热锅炉的安全稳定运行造成了极大的影响。不管是余热锅炉在调试阶段，亦或是后期运行阶段，或多或少都有可能出现爆管泄露的问题。所以，垃圾焚烧电厂在生产过程中，必须采取以下措施，防止余热锅炉发生爆管泄露的安全事故。首先，针对余热锅炉相关部件进行相应的优化，调整连接管布置方向和角度，优化直观连接的方案。其次，针对不同温度区间、不同部件选择最佳的材料。最后，加大汽水动力、两相流分析的力度，保证汽水流量、速度与温度配制的科学性与合理性。

结束语

总之，锅炉作为垃圾焚烧电厂运行过程中不可或缺的设备之一，垃圾焚烧电厂必须充分重视高温、低温腐蚀问题对锅炉安全运行产生的影响，采取有效措施避免锅炉运行过程中出现堵灰结焦、爆管泄露等问题的发生，有效提升锅炉运行的热效率，延长锅炉设备整体使用寿命，创新垃圾焚烧发电厂的生产技术，促进垃圾焚烧发电产业的可持续发展。

参考文献

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[2]　小银,黄怡珉,宣亦农.垃圾焚烧炉及垃圾电厂热力系统设计中的几个问题[J].节能技术,1998(05):23-24+34.