垃圾焚燒爐爐墻結構型式選擇探討

廖紅星

摘 要：本文通過總結珠海市垃圾發電廠1#焚燒爐的兩次改造，分析了1#焚燒爐兩種不同爐墻結構的特性，為垃圾焚燒爐爐墻結構型式選擇提供一定的經驗。

關鍵詞：垃圾焚燒爐；爐墻；改造

1 珠海市垃圾發電廠概況

珠海市垃圾發電廠建設規模為：垃圾處理量3×200噸/天，裝機容量6MW，投資約2億元。2000年7月建成投產，是我國第一座自主設計、以國產設備為主的垃圾發電廠。當時為保證珠海市垃圾發電廠技術的先進性及節省投資，確定的技術方針是：除關鍵設備爐排進口美國Detroit Stroker公司，余熱鍋爐引進美國技術國內制造外，其余設備全部為國產設備。全廠采用了先進的DCS系統。Detroit Stroker公司的爐排為四級階梯順推式往復爐排。珠海市垃圾發電廠的實踐證明，當時的技術方針是正確的：國外建設垃圾發電廠的投資一般為100萬元/噸，國內有些地方引進關鍵設備的投資為70萬元/噸，而珠海市垃圾發電廠的投資僅為34萬元/噸。電廠投運至今已超過15年，每年處理垃圾22萬噸，為珠海城市生活垃圾無害化處理做出了重要貢獻。

2 珠海市垃圾發電廠鍋爐簡介

珠海市垃圾發電廠使用無錫華光鍋爐股份有限公司（即原無錫鍋爐廠）與美國合作開發的200t/d垃圾焚燒鍋爐。鍋爐總體方案由美國Tampella Power公司提供，爐排進口美國Detroit Stroker公司的四級階梯順推式往復爐排，鍋爐的具體設計由無錫華光鍋爐股份有限公司承擔，并負責鍋爐設備的制造。鍋爐型號：UG-200-10.5/2.57/370-W，技術參數：額定蒸發量10.5噸/時；額定壓力2.57MPa；額定溫度370℃。整個鍋爐分為三個爐室，其中爐室Ⅰ為燃燒室，爐室Ⅱ為冷卻室，爐室Ⅲ過熱器室。

該鍋爐于2000年初開始正式投產，由于投運初期珠海生活垃圾熱值偏低（低于5024kj/kg）運行過程中存在以下不足：1.鍋爐膜式水冷壁延伸至爐排部位，燃燒室區域絕熱不好，對垃圾的穩定燃燒很不利，同時造成爐膛出口溫度低，爐膛出口溫度僅有520℃左右，需靠投油才能滿足環保要求，鍋爐的運行成本很大。2.鍋爐進料口寬度比爐膛寬度窄，垃圾進入爐膛后爐排兩側垃圾很少或幾乎沒有，造成此處穿風嚴重，影響了垃圾的燃燼。3.由于垃圾燃燒不充分，爐膛溫度偏低，造成鍋爐排煙溫度、過熱蒸汽溫度和壓力以及垃圾處理能力達不到原設計要求，鍋爐運行效率偏低。為此我廠于2008年和2013年委托無錫華光鍋爐股份有限公司進行了鍋爐相關技術改造，本文重點介紹兩次改造爐墻不同的結構特性。

3 1#垃圾焚燒爐第一次改造時選用的爐墻結構

3.1 爐墻的結構和類型

為提高爐膛溫度，確保煙氣在高于850℃高溫區域停留時間超過2秒和使垃圾穩定燃燒，采用重型爐墻代替原膜式水冷壁輕型爐墻。具體做法是：將爐膛四周標高19670mm以下的水冷壁拆除用重型爐墻代替，使此部分爐膛變為絕熱爐膛，并將爐膛下部衛燃帶提高到標高22485mm處，耐火澆注料厚度由60mm增加到160mm。爐墻金屬件改造待護板安裝到位后進行，托磚架、拉鉤、抓釘等安裝時要嚴格按圖施工。爐墻金屬件施工結束后緊接著砌筑爐墻，爐墻兩側為重型爐墻，用耐火磚加保溫磚等砌筑，前后拱處用耐火澆注料澆注。爐膛下部衛燃帶從標高19485mm提高到標高22485mm，耐火澆注料厚度由60mm增加到160mm，選用熱阻大的耐火材料以提高絕熱度。（見圖1）

圖1重型爐墻結構

3.2 存在的問題

焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級爐排）上方1米左右的兩側爐墻容易結焦，結焦嚴重時垃圾都無法通過，導致被迫停爐打焦，嚴重影響鍋爐的正常運行。焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級爐排）區域兩側爐墻容易倒塌，前拱爐墻容易跨塌，嚴重影響鍋爐的正常運行，焚燒爐維護成本很高。

4 1#垃圾焚燒爐第二次改造時選用的爐墻

4.1爐墻的結構和類型

隨著人們生活水平的提高珠海生活垃圾熱值已提高至6700-8374 kj/kg，主燃燒室區域絕熱兩側爐墻容易結焦，因此1#垃圾焚燒爐第二次改造時選用膜式水冷壁輕型爐墻（見圖2），具體做法是：待膜式壁等安裝到位后，在膜式壁向火側布置耐火金屬件，然后在膜式壁上澆注80mm（管子中心線算起）厚的耐火澆注料，為保證焚燒爐的密封性，與爐排交界處膜式壁澆注160mm（管子中心線算起）厚的耐火澆注料，澆注料根據圖紙要求及耐火材料供貨商的要求預留縱向和橫向的膨脹縫，原焚燒爐爐墻與膜式壁爐墻接合部位采用迷宮式密封結構，由上而下需保持齊平，和膜式壁爐墻保持圖紙要求的間隙，并在間隙中填充硅酸鋁纖維繩或硅酸鋁纖維棉等材料，以保證爐墻位置的密封及自由膨脹。

圖2膜式壁輕型爐墻

前拱爐墻將原分體式抓釘更換為材質為06Cr25Ni20 “Y”型一體式抓釘，并增加錨固磚重新澆注耐火澆注料 （見圖3）。

圖3前拱錨固件布置圖

4.2 存在問題

焚燒爐燃燒段爐排（即第二三級爐排）上方1米左右的兩側爐墻仍有輕微結焦，但不至于出現垃圾都無法通過和被迫停爐打焦的現象。三級爐排上方的后拱爐墻容易掛焦。前拱爐墻容易被沖擦磨損，導致金屬件和錨固磚端部裸露。

5 兩種爐墻的比較

表1兩種爐墻的比較

爐墻類型 耐火磚重型爐墻 膜式壁輕型爐墻

由上表可知，在投資、施工和維護方面，膜式壁輕型爐墻明顯優于耐火磚重型爐墻，在煙氣污染物排放、垃圾焚燒和爐膛溫度方面兩種爐墻均無影響。

6 結語

在垃圾熱值低于5024kj/kg時垃圾焚燒爐主燃燒室區域宜采用絕熱爐墻結構以確保垃圾穩定燃燒維持爐膛高溫為主。當垃圾熱值達到6700-8374 kj/kg時膜式壁輕型爐墻是可以用在垃圾焚燒爐主燃燒室區域的，不會因爐膛下部水冷度太大造成爐膛溫度低和垃圾燃燒不穩定。

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