垃圾炉一次风温问题思考.docx
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垃圾炉一次风温问题思考
垃圾炉一次风温问题思考
垃圾炉一次风温问题分析一、锅炉一次风温问题的提出：
锅炉一次风道具体设计如图
（一）所示：
空预器设计说明：
锅炉采用蒸汽空气预热器来加热一次风，每台锅炉配一组一次风蒸汽空气预热器。
其受热面的布置形式为螺旋翅片管。
蒸汽在管内流动放热,空气在管外横向冲刷。
一次风蒸汽空气预热器均分二级，风量为39800Nm3/h，第一级把空气从15℃加热到140℃,第二级把上级的空气从140℃加热到230℃。
一级空气预热器用低压蒸汽对空气进行加热，加热蒸汽压力为1.1Mpa（g）,加热蒸汽温度为276℃；
二级空气预热器用锅炉的饱和蒸汽进行加热，加热蒸汽压力为4.8Mpa（g）,加热蒸汽饱和温度为263℃。
设计230℃，实际只有180℃左右（必须开疏水器的旁路，如果不开旁路，只有120℃，可见疏水器明显存在问题）。
二、风温偏低的原因分析：
1、加热蒸汽偏离设计值：
一级空预器的加热蒸汽设计值是1.1Mpa（g）的过热蒸汽，温度是276℃。
查汽轮机热力特性曲线图设计说明：
汽轮机100%负荷（12000KWh）时抽汽压力1.074Mpa，温度275.6℃；
汽轮机80%负荷（9600KWh）时抽汽压力只有0.841Mpa，温度258.8℃；
汽轮机50%负荷（6000KWh）时抽汽压力只有0.515Mpa，温度仅有231℃（此时疏水都比较难疏到除氧器）。
由以上数据可见空预器设计是按汽轮机100%负荷设计的。
而我们机组运行受锅炉运行影响是达不到设计值的。
据统计我们的汽轮机负荷基本在10000KWh左右，故抽汽压力只有0.85Mpa，温度260℃。
二级加热器的加热蒸汽设计值是按MCR（最大连续蒸发量）工况设计的：
4.8Mpa（g）饱和蒸汽，263℃；
而我们实际根据公司要求不超机械负荷，所以运行只有4.3Mpa，温度只有253.7℃。
（据观察锅炉厂设计时也存在问题：
锅炉蒸汽出口压力在4.0Mpa，出力在30.5t/h时，汽包压力也只有4.4Mpa。
）通过以上数据看空预器明显是纯理论设计，没有考虑工况变动时的情况，风温达不到设计值，运行达不到设计的稳定平衡。
一旦运行人员疏忽，会造成参数偏差非常明显，进而出现恶性循环（具体为：
给料多了，或者料不着火，必须加大给风量，同时出现长时间的负荷下低，汽包压力下降，汽轮机负荷下降，抽汽压力降低，造成空预器空气出口温度低，进一步造成燃烧恶化）。
可见对运行人员要求非常高，目前我们只要出现这种情况，水平高操作人员的需要量1-2小时调整过来，水平差操作人员的需要3-4小时。
运行非常不稳定。
2、设计的疏水器流量可能偏小，我们开旁路加大疏水量时，风温明显上升既说明这个结论。
三、温度低的后果：
在冬季垃圾发酵不是非常充分下，内水偏高，燃烧比较困难。
具体如下阐述：
由于风温低，必然造成在干燥区干燥不彻底，造成在干燥区后延二段，进而造成整个火床后延，本该在四段炉排基本燃尽的，延到五段仍然存在部分燃烧，造成五段本应冷却的渣没有冷却下来，最后到出渣机中。
这样造成以下两个后果：
1、由于大量高温渣进入水封水中，必然造成大量蒸汽迅速生成，落渣斗产生正压，大量喷灰。
目前我们的看火孔每天都擦好几遍，都没有作用，就是这个原因引起的。
看火平台也是灰蒙蒙的,只能依靠保洁人员人工处理,经常是前脚处理,后脚又脏。
2、由于火床后延，在四五段炉排燃烧，造成运行人员看火不准确，经常造成误判，容易出现两种现象：
（1）容易出现给料不及时，造成烧空，造成负荷大起大落，造成850℃两秒难以保证。
（2）给料太多，不着火，进而燃烧恶化，在四五段大量燃烧，运行人员不得不多频次的翻动炉排强化燃烧，但还是不可避免的出现生渣现象。
我们3#炉多次出现出渣机堵塞，从清理的情况看基本都是出现生渣所引起的，造成检修人员清理时极度辛苦，而且现场环境十分糟糕，污染严重。
当然这与我们的运行人员的操作技术能力以及主观能动性有较大的关系。
但我个人认为即使人员能力再高，主观能动性再强也只能减少出现异常的频率，从根本解决这个问题基本是不可能的。
四、风温偏低的解决方法探讨：
针对上述两个原因联系设备厂家：
1、与锅炉厂核实参数偏移后究竟能够加热到多少温度？
偏移大的话，能否改造，需要多少投入？
或者不改造设备，采用其他加热汽源，需要厂家核实。
据我个人认为比较困难，而且代价比较大。
2、如果是疏水器质量问题，更换高效疏水器。
如果是疏水量不够，更换大流量的疏水器。
如果这个问题没有解决，再怎么改造设备，作用也不大。
3、通过运行人员讨论分析炉排的功能，根据目前的情况,认为可以进行以下改造，以提高风温。
五、改造方法
（一）及费用：
具体如图
（二）所示：
1、割除图中红虚线部分，增加红实线部分。
2、所需材料：
两只消音器（含配套法兰，自己可以制作，200Kg材料）约6000元。
一只风门（含配套法兰）约4000元。
3、费用：
10000元4、效果分析：
具体分析如下：
本身五段设计中就是冷却段，而冷风更容易将热渣冷却。
减少了五段的热风，也必然会造成其它各段的热风温度提高。
必然改善了垃圾在一二段的干燥气化效果，也就能迅速着火燃烧，进而保证在三段炉排末基本燃烧结束。
我们公司在72+24试运时就是这样的状况，机械负荷高达450t/h以上，在四段炉排也基本燃尽。
即使在四段有垃圾未燃烧完全，四段也不需要高温热风处理，可以进一部分自然风（如图所示），降低热风总用量，一二三风温必定有一定程度的提高。
而且降低可以明显地降低渣温。
锅炉排渣温度低，还附带有六点好处：
（1）必然造成出渣机水耗少。
（2）锅炉落渣斗不产生正压，自然不出现喷灰的现象，环境卫生将大大改善。
（3）锅炉排渣时，水汽少自然落灰斗负压波动小，在72+24时后总结会上提到的负压自调功能就可能可以投用（我们布袋除尘器目前采用离线清灰方式对负压影响也比较大），减少了工人的劳动强度。
（4）排渣产生的水汽是被引风机抽走的，水汽少自然锅炉烟气量减少，风机出力减小，厂用电自然下降。
（5）锅炉效率提高：
因为此水汽温度不高（100℃左右），在锅内一二三通道通过，再从省煤器出口排出，温度达到220℃，必然吸收炉膛内部部分热量。
同时冷风能够比较明显的带走热渣的能量，部分得到了利用（目前烟气中含水22%左右）。
（6）渣温低，自然造成水渣混合物温度低，在渣池中也不会出现目前存在的蒸汽弥漫的现象。
六、改造方法
（二）及费用:
如图（三）所示：
1、改造设想依据：
在焚烧炉部分没有布置受热面，此处的温度很高，如果不做特殊设计，必然造成炉墙散热损失较高，同时在高温状态下此处炉墙容易结焦。
所以此处设计成双层炉墙，同时通过炉墙风机强制冷却以消除以上两点负面影响。
为此与锅炉厂主设以及筑炉单位联系交流：
炉墙风机设计依据及运行参考指标是什么？
对方明确答复：
设计是参考国外垃圾炉的，所以设计流量（11700Nm3/h）没有明确理论依据。
通过我们运行人员商讨理解：
只要保证炉墙外壁温不超过50℃，风量自己调节。
通过多次实际操作对比发现：
在变频器调到20%，出口风温基本控制在250℃以上。
炉墙温度在100℃。
汇总后风温180℃。
在变频器调到40%，出口风温基本控制在210℃以上。
炉墙温度在50℃。
汇总后风温187℃。
通过以上数据分析，设想如果把炉墙风接入一次一段风机入口，这样就提高了干燥作用风温在210℃左右，这样一来一段必然减少了风量。
间接提高二三段炉排的风温。
结合四五段风机采用或部分采用自然风，我们的各级炉排所需风温基本是不同的，依次下降，基本作到了根据不同炉排功能区采用不同温度的风温。
2、改造方法：
增加图（三）中红线实线部分。
3、材料费用：
Φ720*4风管18米左右，所需σ=4mm的钢板41m2,共计约1300Kg,约8000元;保温材料4.2m3岩绵，约3000元;48m2铝皮,约1300元;共计约13000元（没有考虑施工费）。
4、效果分析：
（1）、在近段时间，由于锅炉经常发生正压，造成锅炉落渣时看火平台到处喷灰，我们不得不增加引风机出力，造成厂用电增加1-2％。
按照每天25万KWh发电量计算，计每天可以节约2500-5000KWh,每年可以得到约60-120万元的收益。
（2）、垃圾炉燃烧防止二噁英产生要求“3T”，即时间、温度、湍流度。
其中湍流度无法检测，所以是我们非常容易忽视的因素。
而我的理解提高湍流度关键就是依靠加大二次风量及风压，强化炉膛内部烟气的扰动。
目前我们实际运行的二次风流量只有不到2000Nm3/h（设计为11000Nm3/h），严重偏离设计初衷。
原因就是经常垃圾含水量高，造成火床后延，造成一次风量很高，必然二次风量下降。
在保证一定机械负荷时，我们可以看到一次风温提高后，在运行时一次风量可以减少，二次风必须加大。
强化了扰动，必然减少二噁英产生。
（3）、二次风在喉部位置进入炉膛，冷却此处浇注料，应该可以减少在焚烧炉喉部的结焦。
（4）、一次风量小，意味着扬灰少，同时在四段已燃尽的情况下，必然减少炉排翻动频率，必然减少大量飞灰扬起，减少锅炉尾部受热面集灰，延长锅炉运行时间。
（5）、如果渣温下降，渣池的水汽可以缓解，减少渣吊的电气故障频率，同时不用或少用用除尘风机来排水汽，从而达到减少厂用电。
目前我们增加轴流风机排出渣池水汽，效果明显，但每小时也增加了20KWh电，费用也是非常可观的。
（6）、其它费用比如水耗降低，锅炉效率提高等没有具体参考数据，量化计算比较难，需要使用后对比分析，估计也是比较大的。
（7）、更深层次的思考：
垃圾仓管理中保证垃圾发酵时间是非常重要的问题，一般为5-8天时间。
目的有两个：
一、前两天主要是保证垃圾的外水的滤出。
二、后三到六天，通过发酵解决垃圾的内水，然后将水排到收集池，提高垃圾发热量。
虽然发酵后有小分子（CH4等）的可燃气体通过一次风到锅炉燃烧了，但实际上大量的有机质也变成渗沥液的COD了，同时增加渗沥液的处理量，所以我们其它公司采用了渗沥液回喷技术。
如果在垃圾发酵不是很好的情况下（缩短了发酵时间），通过提高风温也能保证燃烧效果，这样也就相当于部分渗沥液回喷。
如果真的可以缩短发酵时间，也就可以缩小垃圾仓里垃圾的储量，自然减小垃圾仓管理的压力，这对与我们公司的意义很大。
当然这是非常理想的设想，没有理论分析基础，但是我个人认为值得探讨分析。
总之结合方案一及方案二，针对垃圾焚烧炉各段炉排的功能采用不同的风温，提高一段炉排风温，同时降低四五段炉排风温，以求达到设计思想，真正实现炉排设计初衷实现干燥、气化、燃烧、燃尽、冷却五段，从而锅炉运行达到理想工况，效果不言而喻。
七、结论：
通过以上论述，可以看到设计人员在垃圾炉设计时考虑到一次风温的重要性，作出了相关设计，但是没有考虑出现偏离设计状况下的富裕量。
同时设计人员对垃圾炉炉排分段设计的理念把握不够，没有真正理解各种功能区的功能，所以不能作到有的放矢。
目前我们垃圾不够烧的情况下，运行人员依靠四五段来燃烧，基本保证了不出生渣，情况比较好，功不可没，但一旦需处理垃圾量太高时，必定会出问题的。
总之我认为提高风温（尤其在冬季）的的确确非常重要，这样在一定意义上也是解放运行人员的劳动力。
严建华2012年1月2日
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