关键词:垃圾焚烧；循环流化床锅炉设备；工作原理；优化措施
引言
随着人类文明的进步和人口的增长，生活垃圾的产量不断增加，垃圾的成分随着物质、生活的丰富而日趋复杂，有害成分也日渐增多，垃圾问题已成为社会公害。所以城市垃圾的无害化、减量化和资源化处理已迫在眉睫。循环流化床是近年发展起来的一种新型高效、低污染、清洁燃烧技术循环流化床燃煤锅炉，基于循环流化态的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。
1循环流化床垃圾焚烧炉燃烧特点
循环流化床焚烧炉是采用循环流化床燃烧技术设计生产的。在用于垃圾、废液、污泥等废弃物的焚烧方面有非常巨大的优势。循环流化床焚烧炉适合处理低热值废弃物，是环保型的焚烧炉，符合我国国民经济水平。其除了具备常规的循环流化床燃烧特点外，还有如下特点:（1）最适合焚烧低热值垃圾燃料，由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，通过炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的床料快速、充分混合，垃圾从干燥、加热到燃烧全过程可迅速完成，焚烧炉着火条件好、蓄热量大，燃烧稳定性好。（2）床温控制在850-950度之间，氮氧化物排放较低。烟气在炉内停留时间较长，从而破坏了有害、有毒气体的产生环境，从根本上减少了有害气体产生。（3）垃圾减量化程度显著，可综合利用循环流化床焚烧炉提高垃圾的燃尽率，而且灰渣中不含可燃物和有机物，灰渣无异味可综合利用或直接掩埋，同时灰渣中金属可进行回收。
2垃圾焚烧循环流化床锅炉设备运行问题
在循环流化床锅炉设备运行时，常常会磨损或磨漏水冷壁、蒸汽管、空预器等，甚至出现爆管情况。经停机检测可见，管道存在较为严重的受热面磨损问题。此外，在锅炉设计中，如何避免受热面腐蚀、磨损等都属于设计的重点及主要解决问题。例如过渡区域内，因炉内固体物料不断向上运动，此时与其反向运动的沿壁面下冲的固体物料，在局部区域极易出现涡流旋削。此外，在凹凸面或交界区域沿炉膛面下的固体物料的流动方向将改变，从而会切削、冲刷管道，出现管道磨损情况。除此之外，基于垃圾焚烧的特殊性，还会出现其他不可预见的非正常磨损，具体如下。（1）因垃圾成分稳定性较差，垃圾投入炉内时，极易带入很多硬质物件，如金属碎块等，在炉内物料始终处于不断循环过程中，此时这些硬质物件将不断冲刷、撞击管壁，进而加快管道磨损速率。（2）垃圾内很可能夹杂一些不可燃物件，此类物质的特点为密度大，往往会存留到布风板上，甚至会对进风量造成堵塞。为了保证运行正常，针对一次风量需不断加大，才能保证锅炉流化正常，虽然风量增大可保证运行正常，但是风速过大，也会引发金属管壁磨损问题。（3）浇注料设计、制造或安装不当等，极易构成过渡区台阶，从而产生砂粒旋涡现象，形成冲刷作用，进而磨损凹凸台阶位置及其四周。
3垃圾焚烧循环流化床锅炉设备运行治理与运行优化措施
3.1 垃圾堆酵提高其热值
我国的城市生活垃圾含水率一般为45%～60%,垃圾中水分蒸发吸收大量热量,导致床温降低,燃烧工况不稳定,容易造成锅炉熄火和垃圾燃烧不完全。为了降低垃圾焚烧前的水分,对入库的垃圾进行分区堆放72h,使水分大部分都沥出,从而提高垃圾的低位热值,改善锅炉燃烧工况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据清华大学与深圳市市政环卫综合处理厂合作的垃圾堆酵模拟试验和实际操作实验结论表明,一般生活垃圾在堆酵开始48h后达到减重量最大值,此时垃圾析出水分占可析出水分的90%,垃圾脱水率超过10%,垃圾整体减重在20%左右。对含水率较高的生活垃圾,堆酵后入炉垃圾低位发热值可提高10%～18%,堆酵过程中水分的析出是垃圾热值提高的主要因素。垃圾堆料的熟化和适度发酵,一般在72h内效果最佳,72h之后因可去除的内在水分基本沥出,堆酵垃圾的吸、排水分基本达到动态平衡,继续堆酵不会沥出更多水分,相反会使垃圾中大分子有机物质分解成小分子结构,造成厨余类成分纤维链断裂而粉末化,反而影响垃圾在炉内的正常燃烧。
3.2解决水冷壁管磨损措施
据研究表明，金属温度达到一定值后，将形成一层氧化膜，具有硬度，且可减轻磨损情况。随着温度的提升，氧化膜的硬度也将随之提升，从而降低管壁磨损。一般情况下，流化床锅炉密相区都处于还原性气体状态，对氧化膜地形成极为不利，此时为防止磨损过于严重，需采取积极的措施减少磨损。为此，可将超音速电弧喷涂到未燃带以上3m内的周围水冷壁管，可先通过CL-NiAlTi铺底，随后再喷涂B-Cr2C3，厚度为0．8mm，以此作为耐磨层，通过这种防护可起到防爆管的作用。此外，还需采用水冷壁向外凸出的结构形式用于燃烧室扩口，以此避免磨损管壁和耐火材料交界位置，并将防磨鳍片加设到炉膛出口位置的膜式水冷壁上，有效降低因离心作用在烟气转弯时对此位置的磨损。也可将耐火防磨材料铺设到炉顶、炉膛密相区或炉膛出口四周水冷壁。同时，也可顺着高度方向，将刚性梁设于水冷壁外侧四周，从而强化水冷壁刚度。为了保证设备运行正常，不单单要在结构上做出防磨损处理，还应加大运行管理力度，保证在标准范围内合理控制一次风量，并做好一次、二次风量配比工作。若一次风量在限额以上，必定会影响锅炉流化运行情况，此时需马上停止锅炉运行，并将布风板上存留的不可燃物，如钢筋、铁件等清理干净。
3.3垃圾的破碎和分选处理
生活垃圾的尺寸和不可燃硬物的比例是影响流化床垃圾焚烧炉流态化燃烧的主要因素。不可燃硬物的比例越少,流化床不容易出现分层现象,垃圾焚烧效果也就越好。生活垃圾组成成分的尺寸越小,单位质量或体积生活垃圾的比表面积越大,生活垃圾与周围氧气的接触面积也就越大,焚烧过程中的传热及传质效果越好,燃烧越完全;反之,传质及传热效果较差,易发生不完全燃烧。因此,生活垃圾被送入焚烧炉之前,对其进行破碎预处理,使垃圾颗粒度小于150mm,不可燃硬物小于30mm,可以改善流化床焚烧炉的焚烧效果。
3.4加强运行管理
确保一次风量不超标，并严格控制一、二次风量的配比。当一次风量达到限额，垃圾焚烧炉流化不良时，应及时停炉，清除布风板上滞留的不可燃物，例如钢筋、砖块、铁件、水泥等物件。
结语
当确保垃圾焚烧循环流化床锅炉设备运行正常时，便可加快垃圾处理速度，增加处理量，从而实现垃圾无害化、减量化、资源化处理，这也是绿色环境工程建设的重要项目之一，是实现变废为宝的重要手段，是垃圾无害处理的发展趋势，是解决因生活垃圾产生的所有社会问题的关键。为此，必须重视垃圾焚烧循环流化床锅炉设备运行情况，找出问题，有针对性地提出优化方案，更好地提升运行效果。
参考文献
［1］葛健，孙刚，赵莹．130t/h循环流化床垃圾焚烧锅炉运行特性［J］．电站系统工程，2016，32(5):28－30．
［2］吕国钧，蒋旭光，蔡永祥，陈俊，袁克．400t/d循环流化床垃圾焚烧锅炉改造的设计和运行［J］．锅炉技术，2019，50(2):27－34．
论文作者:孙全庆, 杨锐,马世成
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：流化床论文; 垃圾论文; 锅炉论文; 磨损论文; 风量论文; 生活垃圾论文; 垃圾焚烧论文; 《科学与技术》2019年第19期论文;