生活垃圾焚燒發電設施的診斷與提升
——以中山北部基地垃圾焚燒廠為例

尹水娥，劉晶昊，李櫻，宋薇，丁兆勇，云松，蒲志紅

（1.中國城市建設研究院有限公司，北京100120；2.環保部對外合作中心，北京100036）

生活垃圾焚燒發電設施的診斷與提升
——以中山北部基地垃圾焚燒廠為例

尹水娥1，劉晶昊1，李櫻2，宋薇1，丁兆勇1，云松1，蒲志紅1

（1.中國城市建設研究院有限公司，北京100120；2.環保部對外合作中心，北京100036）

介紹了生活垃圾焚燒發電廠的診斷方法，分析了診斷的重點；并運用此方法對中山北部基地垃圾焚燒發電廠進行診斷，根據對各系統、設備的調查結果，提出了改造提升方案，并進行了綜合評價和經濟分析。

生活垃圾；焚燒廠；診斷；提升

焚燒是當前我國重要的生活垃圾處理方式。截至2015年底，投入運行的生活垃圾焚燒發電廠有222座，總處理能力為2.2×105t/d，總裝機約為4 300 MW，其中采用爐排爐的焚燒發電廠有140座，合計處理能力達到1.38×105t/d，裝機達到2 520 MW。根據“十三五”生活垃圾無害化處理設施規劃，到2020年底，我國將建成近400座焚燒廠，總處理能力達到5.2×105t/d，焚燒比例占垃圾處理的50%以上。

從1986年深圳清水河垃圾焚燒廠建成開始，我國垃圾焚燒經歷了十多年的發展，垃圾焚燒廠建設管理水平有了很大的提升。但是，垃圾焚燒處理設施以機電設備為主，具有一定的使用年限，長年累月在高溫腐蝕環境下運行，逐漸老化，需要經常進行診斷與提升。尤其是面對當前公眾對于焚燒廠的普遍關注以及環保標準不斷提高的情況，我國將有一批垃圾焚燒廠需要進行改造升級。為此，有必要對老舊焚燒廠進行提升改造研究。通過對焚燒設施診斷方法學的研究，發現焚燒廠運行管理中存在的問題，并根據問題產生的原因，借鑒國外先進經驗，從而提出相應的解決方案。

1 垃圾焚燒發電廠的診斷

國外有些焚燒廠連續運行30～40 a，絕非靠日常的例行檢修能達到，期間需要經歷多次大幅度的診斷與提升。借鑒日本和我國臺灣的經驗，當焚燒廠運行了一定的年限，各設備出現了老化現象后，需要給焚燒廠做一次整體診斷，包括診斷范圍的確定、診斷的指標、診斷的項目和診斷的內容等。

1）診斷的范圍。一般老舊焚燒廠設備狀態及運營情況，包括垃圾接收系統、焚燒系統、燃燒煙氣冷卻系統、煙氣處理系統、余熱利用系統、飛灰穩定化系統、爐渣出灰及輸送系統、廠房暖通系統、電氣控制系統、儀表系統、廢水處理系統以及土木建筑。

2）調查的項目。主要是設備檢查和效能評估。圖1為生活垃圾焚燒設施診斷方法總體設計。

圖1 生活垃圾焚燒設施診斷方法總體設計

3）診斷內容。焚燒廠設備檢查主要涉及廠內各系統內的主要設備及其附件，比如靜電除塵器包括除塵器本體，集塵、放電裝置，灰塵排出裝置，電氣設備等，對每個部件進行仔細檢查。主要方法有目測、測量和測試。檢查判定：①查各系統或各部材的劣化、損傷程度，與新設備、部材做性能或材質的比較；②各系統或各部材的使用情況（溫度等）是否適當，進行合理的使用條件與現狀使用情況的比較；③各系統或各部材的使用殘余壽命的估算，得出殘余壽命和整改所需要的時間，可預測的故障內容與對策，改造、改修的對策；④導入新技術的可能性。

4）焚燒廠效能評估。主要是根據運營數據對各個系統逐個評估，主要方法為對比和計算。檢查判定：①與設計值的比較；②與同類型的其他廠的指標對比。

5）需要查閱的資料。①工廠運營情況，其中包括各年度的垃圾進廠量、焚燒量以及爐渣量，垃圾進廠量/焚燒量以及爐渣量的歷年變化，燃燒效率、蒸發效率的歷年變化，燃燒效率/蒸發效率的歷年變化；②垃圾成分以及焚燒殘渣的資料，包括垃圾化學分析、燃燒殘渣歷年變化、熱灼減率的歷年變化；③煙氣的有害氣體的資料，包括有害氣體濃度歷年變化、粉塵濃度歷年變化、硫氧化物濃度歷年變化、煙氣處理藥品使用量歷年變化；④廢水相關資料，包括原水分析結果代表值、排放水分析結果代表值；⑤電量相關資料，主要是發電量以及上網電量、購入電量的歷年變化；⑥各設備的維修相關資料。

2 案例分析

2.1 項目基本情況

中山北部基地垃圾焚燒發電廠于2009年正式投產運行，設計處理能力為1 000 t/d，滲瀝液處理能力為450 t/d。項目建廠水平較高，垃圾吊、垃圾焚燒爐、燃燒器、布袋及煙氣在線監測系統等主要設備均為國外進口。

項目自投產以來很多設備未曾按使用要求進行必要的檢修維護，如爐排和鍋爐爐管6 a未曾更換，2號汽輪機未曾執行過大修，致使目前多個系統無法正常運行，全廠總體工作效率不高，目前的垃圾處理能力只能達到800 t/d，而且廠用電率偏高。與此同時，隨著公眾環保意識的提高，環保標準也隨之不斷嚴格，焚燒廠的工藝技術以及設備狀況已經難以達到新的排放標準的要求。

2.2 設備診斷

2臺爐是同時建成，焚燒爐余熱鍋爐等主要設備運行及檢修情況相當，本次診斷主要針對1#焚燒線展開，2#焚燒線檢修工程量及內容可參考1#焚燒線來進行。

按照診斷方法對焚燒處理設施進行全面診斷，逐個檢查每個系統和每個設備。以焚燒裝置為例，發現推料器設備腐蝕、磨損嚴重，推料爐排間隙變大，致使有垃圾落入推料器下方滲瀝液收集斗中造成堵塞。此外，推料器頂板和推料器爐排都有不同程度的脫落現象；第2單元至第4單元爐排磨損、腐蝕嚴重，轉動爐排片與固定爐排片間隙過大，正常間隙應為3～5 mm，目前為25～30 mm，爐排有堵塞現象。爐排下滑動調整軸均有斷裂、脫落現象發生。液壓油管與設備接口處多有滲油現象；液壓推桿由于長時間未檢修更換，磨損嚴重，推桿變形，前后直徑相差明顯，如圖2所示。

圖2 液壓推桿和爐排片的故障診斷

2.3 診斷評估

根據對各系統、設備的調查結果，給出綜合評價及分析，依據CJJ 128—2009生活垃圾焚燒廠運行維護與安全技術規程中規定的各系統維護保養規定，特種設備的維護保養應按國家和行業有關規定，同時依據相應的操作規程執行，按照診斷判定進行分析。下面以焚燒裝置為例。①爐排：爐排出現破損情況，2～4單元固定爐排和轉動爐排磨損嚴重，間隙較大；爐排備品不足，導致年檢無法更換，目前多階無法正常動作。建議采購爐排備品，同時停爐對爐排進行全面的檢測，對2～4單元破損爐排進行及時更換，桁架及導輪等原件進行清潔更換。針對助燃風出風口堵塞問題進行整改。②爐排液壓裝置：由于油污及油品問題，導致液壓設備堵塞及漏油，實際運行中致使爐排動作異常。建議針對液壓系統進行全面性管線除垢，檢修各油壓缸漏油問題，并選用合適的液壓油品。爐排液壓推桿磨損變形嚴重，建議全部更換。

在設備診斷基礎上，查閱相關運營資料和報表，根據運營數據對各個系統逐個評估，以鍋爐排煙溫度高于設計值為例。根據現場DCS數據來看，鍋爐的排煙溫度達233℃，比正常的排煙溫度高出30℃以上，結合蒸汽出口參數較低的實際情況，初步判斷應該是過熱器、省煤器等對流受熱面積灰結渣，使煙氣側的放熱熱阻增大，傳熱惡化使水側吸熱量少，煙氣的冷卻效果差，導致排煙溫度升高。結合現場調查發現，目前裝有振打吹灰和激波吹灰2種方式，由于振打吹灰裝置出現腐蝕、老化等原因，而激波吹灰效果達不到要求，使受熱面結渣積灰嚴重，尤其是二級省煤器，堵塞了接近20排管，建議整體更換振打吹灰裝置，整改、維護激波吹灰，整體更換二級省煤器裝置，維護過熱器和一級省煤器裝置。

2.4 診斷經濟性評估

對診斷提升方案進行經濟性分析，主要包括整改需要的花費以及整改后提升的經濟效益。本次改造最直接的經濟效果可以實現增加垃圾處理量，增加噸垃圾發電量，降低廠用電率等方面，本測算按照3種工況進行測算并對比，經濟效果非常顯著。

1）現有工況：改造前入爐垃圾處理量為820 t/d，進廠垃圾約為860 t/d，噸入爐垃圾發電量320 kWh，廠用電率約為20%。

2）改造后保守工況：經改造后入爐垃圾量可達到970 t/d，入廠垃圾處理量達到1 030 t/d，噸入爐垃圾發電量340 kWh，項目廠用電率降低到17.5%。

3）改造后理想工況：經改造后入爐垃圾量可達到1 040 t/d，入廠垃圾處理量達到1 100 t/d，噸入爐垃圾發電量360 kWh，項目廠用電率降低到16.5%。

4）按照保守工況，762個工作日可收回整改投資（約為27.7個月）；按照理想工況，461個工作日可收回改造投資（約為17個月）。

本次整改在經濟效益方面還體現在能夠提升系統和設備運行效果，減少由于設備故障導致的計劃外停爐，降低爐渣熱灼減率，提升鍋爐效率等方面，社會效益和環境效益非常明顯。

［1］生活垃圾焚燒廠運行監管標準：CJJ/T 212—2015［S］.北京：中國建筑工業出版社，2015.

［2］生活垃圾焚燒廠評價標準：CJJ/T 137—2010［S］.北京：中國建筑工業出版社，2010.

Diagnosis and Improvement of Waste Incineration Facilities:A Case Study of the Waste Incineration Plant in the Base of the Northern Part of Zhongshan

Yin Shuie1，Liu Jinghao1，Li Ying2，Song Wei1，Ding Zhaoyong1，Yun Song1，Pu Zhihong1
（1.China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100120；2.Foreign Economic Cooperation Office，Ministry of Environmental Protection，Beijing100036）

We introduced the diagnosis method of waste incineration plant，analyzed the diagnosis key points，then used the method to diagnose the waste incineration plant in the base of the northern part of Zhongshan.According to the survey result，we put forward the improvement plan，and made the comprehensive assessment and economic analysis.

municipal solid waste；waste incineration plant；diagnosis；improvement

X705

B

1005-8206（2017）03-0094-03

尹水娥（1978—），高級工程師，主要從事固廢處理及煙氣污染物的控制研究工作。

E-mail：yinshuie@163.com。

2017-02-23