熱解氣化爐替代流化床焚燒爐的改造分析

陳慶楠 龔坤

摘要：隨著我國城鎮化的快速發展，垃圾每年以8%～10%的速度增長，我國的主流生活垃圾焚燒廠中，應用爐排爐的焚燒廠約占75%，循環流化床約占25%。目前新建的垃圾焚燒項目絕大部分采用爐排爐，循環流化床焚燒爐已基本退出市場。在現有的垃圾焚燒廠中仍然有少量流化床焚燒爐。由于流化床焚燒爐飛灰排放比例高、需要摻燒少量燃煤作為輔助燃料、連續運行時間短等缺點，部分流化床焚燒爐面臨著停爐改造的問題。目前的方法是將流化床焚燒爐改成爐排爐。

關鍵詞：熱解氣化爐;流化床焚燒爐;替代;改造

1、垃圾熱解氣化爐簡介

擬采用的垃圾熱解氣化爐是具有自主知識產權的立式旋轉垃圾熱解氣化爐。該熱解氣化爐分為一燃室和二燃室。一燃室為立式熱解氣化室，二燃室為熱解氣體燃燒室。立式旋轉熱解氣化焚燒爐主要由垂直加料倉、雙輥連續下料機、固定爐蓋、回轉爐體、凸型爐篦、爐座、回轉軸承及底座、重型鏈刮板式出渣機、過渡煙道、二燃室組成。垃圾從垂直加料倉上方的漏斗投入，并通過設在爐蓋上的雙輥連續下料機，將料倉內的垃圾按照設定的處理量連續均勻不間斷地加入爐內。在一燃室爐內垃圾被干燥，熱解燃燒，燃盡。產生的渣排出一燃室，進渣池。產生的近800℃高溫燃氣進二燃室，與加入二次空氣進一步燃燒，經二燃室產生的1200℃左右的高溫煙氣進余熱鍋爐。立式旋轉熱解氣化焚燒技術，采用熱解氣化原理對固體廢棄物進行處理，確保了燃燒工況的穩定性和高效性，在無需任何輔助燃料的條件下，既具有“熱效率高、一燃室溫度高、熱灼減率低、飛灰排放量小、二噁英排放濃度低”等技術優勢，又具有“爐型結構簡單緊湊、啟停爐操作便捷、維護方便、運行能耗低、爐子重量輕、占地面積小、建設成本低”等經濟優勢。

2、熱解氣化爐替代流化床焚燒爐的改造方案

由于流化床垃圾焚燒爐在焚燒爐膛布置有水冷壁，而熱解氣化爐一燃室及二燃室未布置受熱面，因此在拆除流化床焚燒爐后，原尾部受熱面不足，需要一并拆掉，新設余熱鍋爐配熱解氣化爐。而2臺熱解氣化爐合并設置1臺余熱鍋爐，需要2臺熱解氣化爐配合運行，不便于熱解氣化爐的啟停，不便于運行管理。在其中1臺熱解氣化爐停運檢修時，余熱鍋爐內由于煙氣量減少一半，煙氣流速降低很多，不利于機組穩定運行。因此改造方案將采用2臺熱解氣化爐各配置1臺余熱鍋爐的方式。根據現有系統設置及布置條件，參考熱解氣化爐的系統要求，提出2種改造方案。

2.1方案一

設置2臺熱解氣化爐和2臺余熱鍋爐。熱解氣化爐布置在鍋爐房緊靠E排柱，在熱解氣化爐之后依次布置二次燃燒室和余熱鍋爐，省煤器出來的煙道接入原電廠除酸塔;熱解氣化爐布置在給料間，給料系統設置在原工程的給料間D-E柱之間，拆除原給料間設備和樓層，原料通過抓斗抓取輸送到熱解氣化爐進料接口;一次風機布置在氣化爐爐側的0m處，二次風機布置在氣化爐爐側的9.3m處;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之間的給料系統，整個CFB鍋爐系統設備。該方案的優點是熱解氣化爐布置在料倉間，取消爐前給料裝置，系統簡單，減少潛在故障點。

2.2方案二

設置2臺熱解氣化爐和2臺余熱鍋爐。熱解氣化爐布置在鍋爐房緊靠E排柱，在熱解氣化爐之后依次布置二次燃燒室和余熱鍋爐，省煤器出來的煙道接入原電廠除酸塔;給料系統設置在原工程的給料間D-E柱之間，給料層標高為18.5m，原料通過抓斗抓取輸送到料斗，再通過螺旋給料機輸送到熱解氣化爐進料接口;一次風機布置在氣化爐爐側的0m處，二次風機布置在氣化爐爐側的9.3m處;拆除原工程垃圾和煤D-E柱之間的給料系統，整個CFB鍋爐系統設備。該方案優點是熱解氣化爐布置在鍋爐房，料倉間改造量少。二燃室、余熱鍋爐采用單元設置，運行靈活。

2.3技術可行性

本文將熱解氣化爐布置在料倉間和鍋爐房，提出2種改造方案和措施，簡要列出了各方案的優點。經過現場考察及查看設計資料后發現，原料倉間給料機以下樓層已被電氣配電室及控制室占據，拆除改造將造成全廠停電。因此需要將熱解氣化爐布置在鍋爐房。原給料機平臺為15.4m，熱解氣化爐進料口位于18.4m平臺，因此需要設置2級給料機，將垃圾從原料斗下端輸送到熱解氣化爐進料口。因此最終確定改造方案是新設2臺熱解氣化爐、2臺余熱鍋爐，同時對爐前給料系統進行改造，以適應氣化爐的進料口。

2.4經濟可行性

改造前垃圾處理量是500t/d，年運行時間243d，年處理垃圾121666t，按垃圾灰分25%計算，年產飛灰21291t。改造后2臺熱解氣化爐是300t/d，年運行時間365d，年處理垃圾109500t，年產飛灰1368t。改造前后，飛灰產生量減少了19923t，按垃圾飛灰固化和填埋總費用800元/t計算，年節約飛灰處理成本1594萬元。因垃圾處理量減少而減少的處理費和電費收益減少，約208元/t，扣除這部分收益減少后，凈收益仍有約1340萬元。因此，改造在經濟上有可行性。針對小吉溪上游支流總磷超標的問題，選取小吉小學和洋尾村兩處構建生態濕地，處理區域面積分別為2350m2和2600m2，改善小支流水質。流域內主要污染負荷以農業面源為主，擬設計下洋坑穩定塘處理農業面源污染且調蓄水源，設計總面積為360m2。對現狀農田溝渠進行生態化改造，建設1100m生態溝渠，在保留排水功能的基礎上，削減面源污染物。在小吉溪沿岸構造林草混交生態緩沖帶1470m，形成攔截過濾、改善環境的綠色生態廊道。

結語

根據項目實際條件確定了可行的流化床改造為熱解氣化爐的改造技術方案，并同時簡要分析了改造方案的經濟性。由于熱解氣化爐的運行穩定性，以及產生飛灰量極少的技術特性，在保障電廠穩定運行的同時極大地減少了飛灰處置成本，從而具有明顯的經濟效益。改造方案從技術和經濟上都具有可行性，為流化床焚燒爐垃圾電廠改造提供了1種新的思路和方法。

參考文獻

[1]楊瀟瀟，趙永峰，叢堃林.湍動流化床氣化焚燒爐節能效率與經濟性分析[J].中國資源綜合利用，2020，38（10）：170-173.