实用文档安徽合肥长丰县生活垃圾燃烧发电工程〔检索号：AF506GJ01 —02〕预初步设计第三卷热机局部垃圾燃烧炉炉型选择专题论证西南电力设计院SOUTHWEST ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE二O一四年—月 成都安徽合肥长丰县生活垃圾燃烧发电工程〔检索号：AF506GJ01 —02〕预初步设计第三卷热机局部垃圾燃烧炉炉型选择专题论证批 准：审 核：校 核：编 写：目 录1.1垃圾燃烧炉的种类 11.2垃圾燃烧炉的选择 41.3典型的机械炉排比拟 71.4垃圾燃烧余热锅炉选型 81.5结论 15文案大全ft ¥、I CO, NHt垃圾燃烧处理系统的关键设备是燃烧炉,燃烧炉经过 100多年历史的开展,借助新技术手段,垃圾的燃烧技术得到不断完善.虽然垃圾燃烧炉是在煤炉的基 础上演变而成,但由于垃圾成份复杂以及热值变化较大, 垃圾的燃烧系统及垃圾 燃烧炉的炉体结构也有很大的变化.垃圾的主要特性是水份高、灰份高、热值低, 物理成份复杂,含有腐败性有机物及有害物质.燃烧炉的设计必须充分考虑到垃 圾在炉内停留时间、燃烧温度、烟气在炉内的停留时间及紊流, 从而到达完全燃 烧、限制恶臭及抑制二噁英的产生.本报告对几种型式的燃烧炉特点进行了介绍,并针对几种炉型的优缺点进行 了分析比拟,结合国家有关政策的要求,提出了现阶段推荐的燃烧炉炉型选择建 议,供业主决策时参考.1.1垃圾燃烧炉的种类按燃烧方式的不同,燃烧炉的型式可分为机械炉排燃烧炉、流化床燃烧炉、 旋转窑燃烧炉和热解气化燃烧炉.1.1.1机械炉排燃烧炉it全Oj.O7^%11 -_11 11 机械炉排燃烧炉是较早开展的垃圾燃烧炉型式.机械炉排燃烧炉根据炉排的 结构和运动方式不同而形式多样,但燃烧的根本原理大致相同,垃圾在炉排上进 行层状燃烧,经过枯燥、燃烧、燃烬后灰渣排出炉外,各种炉排都会采取不同的 方式使垃圾料层不断得到松动以及使垃圾与空气充分接触, 从而到达较理想的燃烧效果.垃圾的燃烧空气由炉排底部送入, 根据垃圾热值与水份不同,送入炉排 风可以是热风或是冷风,不同的炉排结构其炉排透风方式各异. 机械炉排炉具有运行及维护简便等优点.是对垃圾的预处理要求不高,对垃圾热值适应范围广,目前世界最常用、处理量最大的城市生活垃圾燃烧炉. 在欧美等先进国家得到广 泛使用,其单台最大规可达1200t/d,技术成熟可靠.垃圾在炉排上通常经过三 个区段：预热枯燥段、燃烧段和燃烬段.1.1.2流化床燃烧炉流化床燃烧炉是利用流态化技术进行燃烧垃圾,在炉内有大量的石英砂作为 热载体.流化床在燃烧垃圾前,通过喷油燃烧将炉内的石英砂加热至 600r以上, 垃圾经破碎后投入炉内,流态化的垃圾与热载体强烈混合,垃圾水份很快蒸发,流化床燃烧炉由于有热载体的存在, 燃烧稳定、对垃圾变化适应性好、燃烧 热效率高.由于炉内燃烧温度可限制在 850C左右,因而可降低NOX的产生,同 时可在炉内直接喷入石灰,与 SOx HCI等酸性气体反响,可到达去除酸性气体 的目的,其缺点是垃圾必须分选破碎,分选及破碎系统复杂,消耗动力大,同时 要使垃圾及热载体处于流化状态必须消耗很大的动力,流态化固体颗粒对炉墙磨 损严重.流化床燃烧炉可以对任何垃圾进行燃烧处理, 燃烧十分彻底.但对垃圾有破碎预处理要求,容易发生故障.另外,国内大局部流化床均需加煤才能燃烧.1.1.3回转窑燃烧炉回转窑燃烧炉是在钢制圆筒内部装设耐火涂料或由冷却水管与钻孔钢板焊接成圆筒状,筒体沿轴线方向呈小角度倾斜.在燃烧垃圾时,垃圾由上部供给, 筒体缓慢旋转,使垃圾不断翻转并向后移动,垃圾逐渐枯燥、燃烧、燃烬然后排 至排渣装置.有时除旋转筒体外还配有前置推动炉排或后置推动炉排,前置炉排 起枯燥,后置炉排起燃烬作用.配冷却水管的旋转炉对垃圾适应性强、 设备利用率高、燃烧较完全、过量空气系数低,但其燃烧不易限制,垃圾热值低时燃烧困难.回转燃烧炉较多使用在热值较高的工业固体废弃物的燃烧上, 在生活垃圾的燃烧中应用较少1.1.4热解气化燃烧炉该炉从结构上分为一燃室与二燃室. 一燃室内燃烧层次分布如下图,从上 往下依次为枯燥段、热解段、燃烧段、燃烬段和冷却段.进入一燃室的垃圾首先 在枯燥段由热解段上升的烟气枯燥, 其中的水分挥发；在热解气化段分解为一氧 化碳、气态烃类等可燃物并形成混合烟气, 混合烟气被吸入二燃室燃烧；热解气 化后的残留物沉入燃烧段充分燃烧,温度高达 1100〜1300C,其热量用来提供热解段和枯燥段所需能量.燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧后进入冷却 段,由一燃室底部的一次供风冷却〔同时残渣预热了一次风〕 ,经炉排的机械挤压、破碎后,由排渣系统排出炉外.一次风穿过残渣层给燃烧段提供了充足的助 燃氧.空气在燃烧段消耗掉大量氧后上行至热解段, 并形成了热解气化反响发生的欠氧或缺氧条件护怵托堕IX?由此可以看出,垃圾在一燃室内经热解后实现了能量的两级分配： 裂解成分进入二燃室燃烧,裂解后残留物留在一燃室内燃烧,垃圾的热分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡. 在投料和排渣系统连续稳定运行时,炉内各 反响段的物理化学过程也持续进行,从而保证了热解气化炉的持续正常运转.1.2垃圾燃烧炉的选择燃烧炉是垃圾燃烧处理工艺中的核心设备,它对整体工艺路线、燃烧效果、 工程造价、运行的稳定可靠性、经济效益等,都起至关重要的作用.因此,在焚 烧炉型选择上,务必十分慎重.对国内垃圾燃烧的几种燃烧炉性能比拟如下表：表1燃烧炉型比选表工程机械炉排炉流化床燃烧炉热解燃烧炉回转窑燃烧炉炉床及炉体 特点机械运动炉排, 炉排面积较大, 炉膛体积较大固定式炉排,炉 排面积和炉膛 体积较小多为卧式固定 炉排,分两个燃 烧室无炉排,靠炉体 的转动带动垃 圾移动,通常用 于燃烧有毒有 害垃圾工程机械炉排炉流化床燃烧炉热解燃烧炉回转窑燃烧炉垃圾预处理不需要需要热值较低时需要不需要添加辅助燃 料不需要需要添加煤等 辅助燃料不需要不需要设备占地大小中中灰渣热灼减 率易达标原生垃圾在连 续助燃下可达 标原生垃圾不易 达标原生垃圾不易 达标垃圾炉内停 留时间较长较短最长长过量空气系 数大中小大单炉最大处 理量1200t/d500t/d200 t/d500t/d垃圾燃烧空 气供给易根据工况调 节较易调节不易调节不易调节对垃圾含水 量的适应性可通过调整干 燥段适应不同 湿度垃圾炉温易随垃圾 含水量的变化 而波动可通过调节垃 圾在炉内的停 留时间来适应 垃圾的湿度可通过调节滚 筒转速来适应 垃圾的湿度对垃圾不均 匀性的适应性可通过炉排拨 动垃圾反转,使 其均匀化较重垃圾迅速 到达底部,不易 燃烧完全难以实现炉内 垃圾的翻动,因 此大块垃圾难 于燃烬空气供给不易 分段调节,因此 大块垃圾不易 燃烬烟气中含尘 量较低高较低高燃烧介质不用载体需石英砂不用载体不用载体燃烧工况控 制较易不易不易不易运行费用低低较高较高烟气处理较复杂较简单较简单较复杂维修工作量较少较多较少较少运行业绩最多较少少生活垃圾很少 工业垃圾较多工程机械炉排炉流化床燃烧炉热解燃烧炉回转窑燃烧炉综合评价对垃圾的适应 性强,不需要预 处理,故障少, 处理性能和环 保性能好,本钱 较低,运行可 靠.需前处理且需 经常停炉清渣, 故障率较咼,国 内一般加煤才 能燃烧,烟气中 飞灰含量较咼.灰渣热灼减率高要求垃圾热值 较 高〔2500kcal/kg 以上〕,且运行 本钱较咼.对本工程的 适用性适宜不适宜不适宜不适宜通过上表比拟,作为垃圾燃烧发电的关键设备,机械炉排燃烧炉开展历史最 长,在国外有成熟的长期运行经验,使用数量最多,技术成熟,适合高水份、低 热值、大容量的垃圾燃烧,烟气飞灰处理负荷较轻,不需要垃圾预处理系统.流 化床投资较低,但需要添加煤作为辅助燃料,运行费用受煤价和政府政策波动大, 适合于煤资源丰富的地区,流化床燃烧炉烟气中飞灰含量远高于机械炉排炉, 如果采用流化床燃烧炉,需要十分重视布袋除尘器的布袋质量, 消除漏灰现象,以 免造成环境污染,而且流化床燃烧炉对入炉垃圾的粒度一般要求为〔 150~200〕mm因此需设置垃圾预处理系统,一般选用冲击式破碎机再加人工分选, 预处理 工作量大且人工分选工作条件极其恶劣.热解气化燃烧技术作为国际上垃圾燃烧 界普遍认可的21世纪的垃圾新技术,同样适合低热值的垃圾燃烧,但目前单炉 容量不如机械炉排燃烧炉,且仍须改良才能适应处理高含水率的垃圾.机械炉排炉相对其它炉型有以下几个特点：1〕 机械炉排炉技术成熟,尤其大型燃烧厂几乎都采用该炉型,国内已有成 功的先例.2〕 机械炉排炉更能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性,保证垃圾的完 全燃烧.3〕 操作可靠方便,对垃圾适应性强,不易造成二次污染.4〕 经济性高,垃圾不需要预处理直接进入炉内,运行费用相对较低,电厂 运行环境相对较好.5〕 设备寿命长,稳定可靠,运行维护方便,国内已有局部配套的技术和设 备.另根据?城市生活垃圾处理及污染防治技术政策? ［建城〔2000〕 120号］ 第六条第6.2款“垃圾燃烧目前宜采用以炉排炉为根底的成熟技术, 审慎采用其 它炉型的燃烧炉.禁止使用不能到达限制标准的燃烧炉.〞根据以上比拟,本工程推荐采用机械炉排燃烧炉.1.3典型的机械炉排比拟从炉排的根本结构形式上来讲,机械炉排的类型可以分成由炉排块构成的炉 排和由一组空心圆筒组成的炉排两类； 从炉排的运动形式来看,可分成往复运动 和滚动运动两类.1.3.1往复运动炉排往复运动炉排,根据炉排运动的方向,可分成逆推型往复运动炉排和顺推型 往复运动炉排.它们共同的工作原理是炉排为倾斜阶梯式布置, 推料器不断把垃圾推入炉内,垃圾在运动的炉排作用下不断松动、切断和翻滚逐步由枯燥区向燃 烧区、燃烬区移动.131.1 逆推型炉排逆推型炉排主要特点是炉排片作往复的逆推运动,即炉排片的前进方向与垃 圾的输送方向相反,炉排片在运行中对生活垃圾有较好的搅拌和疏松作用,这样 就保证生活垃圾在炉排面上持续得到翻转, 有利于垃圾整体的枯燥和燃烧,提升 了垃圾的枯燥速度和燃烧速度；同时,逆推型炉排一般采用较大的倾角布置, 这 样通过垃圾的重力作用加大其往下的运动趋势,有效处理逆推运动本身对于垃圾 的输送不强的局限,这样垃圾即实现了顺利往下输送,又得到了持续的搅拌和翻 转,进而保证了垃圾在较短的炉排面积上实现稳定燃烧和完全燃烧.逆推型炉排一般结构形式简单,炉排一个倾斜平面布置,模块化设计程度高, 功能性强,运行稳定可靠,持续超负荷运行的水平强,检修维护方便,同时占用 的厂房空间较小.1.3.1.2 顺推型炉排顺推型炉排主要特点是炉排片作往复的顺推运动,即炉排片的前进方向与垃 圾的输送方向相同,炉排片对于垃圾的输送效果非常好,炉排片的每一次前进都 会把垃圾明显向前输送,所以顺推炉排一般都是水平布置或小倾角布置. 垃圾在移动过程中,一般都是整体向前运动,垃圾相互之间很难发生相对运动, 垃圾本 身也很难发生翻转,这样就出现较厚垃圾。