《垃圾焚烧系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《垃圾焚烧系统（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5.2 垃圾焚烧系统5.2.1 垃圾进料系统生活垃圾经给料斗、落料槽、给料器进入焚烧炉干燥炉排，垃圾进料系统主要包括垃圾料斗、落料槽和给料器。（1）料斗及落料槽炉膛的入口部分为料斗，下部的溜槽是垃圾进入焚烧炉的通道（如图5.2-1所示）。在这两部分之间安装了一扇关断门，用来防止空气渗入炉内。图5.2-1 料斗与落料槽其具体结构特点如下：l 料斗和溜槽的角度是经过周密的考虑而设计的，以最大限度防止垃圾堵塞。l 将料斗和溜槽的连接处设计成凸向外侧也是考虑了以上问题。l 为防止堵塞，溜槽下部的截面相对于上部截面有所扩大。l 为了解决万一发生的架桥，料斗内还设置了可靠性高并容易破解架桥的棒式架桥破解装
2、置，以求完美。l 运行时溜槽内存有3m左右高度的料层，起到了密封作用，以免空气渗进炉内。l 采用水夹套来冷却溜槽，防止垃圾与炉内高温烟气在溜槽处混合而产生燃烧现象。（2）给料器给料系统需要有稳定的给料、保持炉内密封性、耐久性、可靠性等性能。本方案选用满足这些所有条件的往复推动式给料装置。对低热值垃圾的燃烧，稳定的垃圾给料是很重要的。往复推动式给料装置具有能够适应较大的垃圾特性变动范围，实现持续稳定并定量给料的优秀性能（参见图5.2-2）。图5.2-2 给料器示意图此给料器还具有以下特点：1）运行结束时给料平台上残留的垃圾可以通过推杆推到最大行程而被清理干净。2）给料器运行床面上装有滚筒，使得推
3、杆能平滑移动。3）给料器由数块耐热铸件组装而成，可吸收热膨胀。4）如垃圾的处理量很大，给料器在宽度方向上分成平行的两列。5.2.2 焚烧炉5.2.2.1 焚烧炉设计原则焚烧炉是垃圾焚烧发电厂极其重要的核心设备，它决定着整个垃圾焚烧发电厂的工艺路线与工程造价。为了长期、稳定、可靠的运行，根据第二章对炉型选择的论证，本方案推荐选用技术成熟、稳定、可靠的机械炉排炉焚烧方式。本次投标暂按二回流式焚烧炉设计。根据投标文件第二卷第一章垃圾特性的分析，结合济南市生活垃圾的特点，投标人在本项目焚烧炉设计时将充分考虑以下因素：l 适合高灰份垃圾的焚烧；l 适合高水份垃圾的焚烧；l 对垃圾热值波动大的适应能力强；
4、l 对低热值垃圾焚烧的适应能力强；l 对机械负荷和热负荷变化大的适应能力强；l 适合垃圾掺烧秸秆的焚烧。对于高灰分垃圾的特性分析及其焚烧存在的问题和解决措施，在投标文件第二卷第三章：高灰份垃圾焚烧对策中有详细描述。对于秸秆的特性分析、收运、与垃圾的混合、焚烧所带来的问题及解决方法，在投标文件第二卷第三章：秸秆的收运和焚烧对策中有详细描述。因此，在本章我们将从焚烧炉的设计角度，对焚烧炉适应高灰分垃圾焚烧和秸秆掺烧进一步进行分析和阐述。根据国内已运营焚烧厂的实际经验，结合济南市生活垃圾的特点及上述焚烧炉设计需考虑的因素，投标人在设计焚烧炉时将遵循以下原则：1)确保充分的炉排面积。2)炉排段的最佳布
5、置。3)通过大落差壁产生垃圾跌落以提高搅拌效果。4)利用烟气辐射热加强炉内垃圾的干燥。5)实现垃圾层厚度最优化的控制。6)通过较高的燃烧空气温度实现垃圾的充分、稳定燃烧。7)在燃烧段采取有效措施防止炉膛结焦。8)通过设置二次燃烧室充分混合烟气，实现完全燃烧。9)炉排下的垃圾污水和焦油应采取适当对策。5.2.2.2 焚烧炉设备参数及选型论证（1）确保充分的炉排面积通过确保充分的炉排面积，根据垃圾焚烧量、秸秆掺烧量、高灰份垃圾的特性、最低垃圾低位热值、炉渣热灼减率、抑制氮氧化物、燃烧空气温度等条件确定最佳炉排机械负荷（炉排的机械负荷垃圾处理量炉排面积）。对于高灰份垃圾，其大量的灰分将可燃分包围，使
6、得炉排上垃圾层的一次风通过变得困难，选用较低的炉排机械负荷，可以改善这种不利状况。在夏季，由于居民对蔬菜、水果等需求量增加，导致夏季垃圾的含水率普遍偏高。根据投标人的经验，需要设计较低的炉排机械负荷，以适应夏季垃圾含水率高、热值低的特点。在冬季掺烧秸秆时，必须考虑掺烧高峰期秸秆对炉排机械负荷的影响因素，再加上秸秆高热值、需要更大一次风量的因素，也要求设计较低的炉排机械负荷和热负荷。按照国外经验，垃圾处理量为500t/d时，炉排机械负荷一般设定为250 kg/m2h左右。但根据上述分析，我们将本项目的炉排机械负荷设定值适当降低，设定为231 kg/ m2h。因此，炉排面积由炉排机械负荷231 k
7、g/ m2h而定为90m2以上(=20,833 kg/h231kg/ m2h)。（2）炉排段的最佳布置前项所述的炉排面积的扩大是为了减少垃圾层的厚度，促进垃圾干燥，利于高灰份垃圾和秸秆在炉排上的充分搅拌，使炉排上的混合物（高灰份垃圾、秸秆）的燃烧更加均匀，使其更适合于含水量多、含灰量高、掺烧秸秆的垃圾处理（图5.2-3）。由于低热值垃圾含水量多或含灰量高，为了促进垃圾干燥，必须扩大干燥段炉排面积，设定合适的干燥段长度。本项目中干燥段长度为3,480mm，加上给料区域有助于垃圾干燥的有效部分长度为700mm，因此理论上干燥段的总长度达到了4,180mm。另外，燃烧段长度为5,580mm，燃烬段长
8、度为3,480mm。炉排总长度为13,240 mm。这样的设计非常有利于含水量多、含灰量高的垃圾燃烧。图5.2-3 焚烧炉排布置图（3）通过大落差产生垃圾跌落以提高搅拌效果为了实现低热值垃圾、高灰分垃圾、掺烧秸秆垃圾的稳定燃烧，需要炉排具有非常好的垃圾搅拌性能，以解决高灰份垃圾中灰分将可燃份包围而造成可燃份燃烧困难的情况。另外，搅拌效果好的炉排，可使一次风与燃烧物充分接触，以满足高热值秸秆燃烧所需更大一次风量的要求。除了炉排本身具有很强的燃烧物搅拌能力外，同时在炉排各段分界部设置了足够使燃烧物发生翻转的落差壁，利用燃烧混合物的跌落、翻转进一步提高燃烧物的搅拌、混合效果。（4）利用烟气辐射热加强
9、炉内垃圾的干燥通过配置最佳化的中间隔板，充分利用烟气辐射热，强化新进炉垃圾的干燥效果。为了促进垃圾干燥，充分发挥烟气二次回流作用强化垃圾的干燥效果，在靠近干燥段上方设置中间隔板 (请参见图5.2-4图)，利用副烟道烟气流的热辐射加强垃圾干燥。同时，由于中间隔板的设置，烟气热辐射提高了燃烧段的垃圾燃烧效率，并且其形状、位置充分考虑了炉排的配置，因此能够利用主烟道烟气流的热辐射作用，保证垃圾在燃烬段充分燃烬，使炉渣热灼减率达标。图适合于低热值垃圾的炉膛内中间隔板(本项目)图 适合于高热值垃圾的炉膛内中间隔板(大阪平野焚烧厂)图5.2-4 中间隔板配置示意图（5）实现垃圾层厚度最优化的控制为了适应在
10、较大的垃圾热值范围内使垃圾稳定燃烧，对于不易燃烧的低热值垃圾，垃圾层厚度应控制为较薄，容易燃烧的高热值垃圾，垃圾层厚度应控制为较厚，因此要求炉排具有实现垃圾层厚度最优化控制的性能。考虑到上述炉排垃圾层厚度控制性能要求，在炉排每段均配置独立的驱动装置，以便根据不同的垃圾特性，调节每段的炉排速度，使垃圾层厚度控制达到最合适的状态。本项目中，炉排干燥段、燃烧段及燃烬段均设置了独立的炉排驱动机构(见图5.2-5)。图5.2-5 炉排的分段驱动装置（6）采用较高的一次燃烧空气温度，实现稳定的燃烧本项目中，为了保证低热值垃圾的干燥和燃烧效率，实现稳定燃烧，对于一次燃烧助燃空气温度设定为最大250。同时为了
11、保证燃烧低热值垃圾时炉膛出口温度的稳定，将二次燃烧空气(烟气混合空气)温度设定为最大250。（7）在燃烧段采取有效措施防止炉膛结焦本项目中，考虑到垃圾中的塑料含量较多，作为有效的防止炉膛结焦措施，我们在主燃烧段的侧壁和落差壁采用空冷壁结构，实现长期稳定的运行。（8）设置烟气混合室使烟气充分混合，实现完全燃烧由于本项目垃圾是未经分类分拣的混合垃圾，虽然经过了在垃圾储存池内的搅拌混合，但仍不能完全保证进炉垃圾的组分、水分的均匀，考虑到秸秆本身的特性差异和需要掺烧秸秆，更加大了进炉垃圾混合物组分不均匀的可能性。因此，炉排上垃圾燃烧产生的气体其成分也不尽均匀，如果对烟气不进行特殊混合处理直接排放到余热
12、锅炉，将会产生锅炉管的腐蚀和损伤以及一氧化碳、氮氧化物、二恶英类等有害气体排放量增加等状况。为了避免上述情况的出现，必须在余热锅炉入口部设置烟气混合室，通过高速喷入二次燃烧空气产生的湍流作用，使燃烧气体和未燃烧气体充分混合，实现完全燃烧。（9）炉排下的污水和焦油的对策如果垃圾中的水分和塑料类成分含量较多，需要考虑在焚烧过程中炉排下可能会产生的污水和焦油的对策。落下的污水在炉下出灰机内与灰分混合，会附着在输送机的刮板和链条上，影响炉下出灰机的正常运行。另外，焦油有附着在干燥段炉排下灰渣料斗内有引起火灾的可能性。为了防止这些问题，本项目采取如下措施：a.通过采用湿式输送机，常洗刮板和链条，防止灰分
13、附着的问题。b.通过采用低气孔率的炉排，把焦油的落下量抑制到最小限度，同时在灰分容易附着的干燥段炉排下灰渣料斗内装配去除焦油分的蒸汽喷雾器，除了可防止焦油火灾外，万一发生火灾，还可以做为灭火装置使用。（10）炉排条的尺寸及材质炉排材质应具有高耐磨性、耐高温腐蚀性、高抗裂性等性能，为适应以上要求，本项目炉排尺寸及材质选择如下：尺寸：宽度100mm长度630mm材质：请参见表5.2-1。炉排结构图请参见图5.2-7。表5.2-1 炉排材质表主要成分CCrNi成分含量(%)1.01.525301.01.55.2.2.3 焚烧炉结构组成焚烧炉主要由炉排系统、燃烧室、耐火材料及钢结构等组成。（1）炉排系
14、统炉排是焚烧炉的核心部件，兼备搅拌性能和推送性能。本项目焚烧炉的炉排面在干燥段和燃烧段为10向下倾斜，在燃烬段为水平结构。干燥段和燃烧段的每个炉排条本身向上10倾斜，燃烬段的每个炉排条本身向上20倾斜，即每个炉排条有对垃圾推送方向向上20的倾斜面（如图5.2-6所示），因此，在垃圾推送时既有水平输送功能也有翻转搅拌功能。燃烬段燃烧段炉排驱动装置1，200mm图5.2-6 炉排示意图炉排形状（表面）炉排形状（背面）炉排条具有高耐磨性、耐高温腐蚀性、高抗裂性等性能，采用镍、铬合金钢铸造而成，外形结构如图5.2-7所示。图5.2-7 炉排结构图（2）燃烧室焚烧炉燃烧室包括一次燃烧室和二次燃烧室（烟气
15、混合室）。图5.2-8。图5.2-8 焚烧炉的烟气二次回流式燃烧室随着经济发展和人民生活水平的提高，生活垃圾低位热值也将逐步提高。因此，从整个特许经营期考虑，本项目焚烧炉采用配备中间隔板的燃烧室结构，当垃圾热值发生较大变化时，通过对中间隔板稍作改造就可以适用于不同热值的垃圾焚烧。燃烧室上部配备中间隔板，把燃烧室发生的燃烧烟气分开导入干燥段侧的副烟道和燃烬段侧的主烟道。中间隔板采用水冷，有充分的耐久性。二次回流气体流动技术的特征是燃烧室里有中间隔板，燃烧气体被分离往两个方向上升，并在中间隔板的上面再次合流而产生气体涡流，使未然气体和燃烧气体能够充分混合搅拌。因此，在低空气比的情况下也能实现完全燃烧，可以大幅度地减少氮氧化物和二恶英等有害物质的原始产生浓度。（3）耐火材料1）概述焚烧炉不同的区域需要的耐火材料不同，根据各区域的条件，如温度、温度变化率以及垃圾、飞灰、烟气可能引起的腐蚀程度等，选择布置成分不同的耐火材料。2）设计要求耐火材料必须耐热、耐化学腐蚀。耐火衬
