一臺生活垃圾焚燒爐爐墻問題的原因分析及對策

余笑楓 張欽華

摘要：垃圾焚燒發(fā)電作為“減量化、無害化、資源化”處理生活垃圾的最佳方式，正逐步取代傳統(tǒng)的垃圾填埋處理方式。作為垃圾焚燒爐的重要組成部分，爐墻耐火材料的使用情況與焚燒爐的正常運行密切相關(guān)。本文介紹的生活垃圾焚燒爐爐墻問題的原因分析及對策，為生活垃圾焚燒爐的長期安全穩(wěn)定運行，防止此類事故的再次發(fā)生提供了參考。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒;爐墻問題;原因分析;預(yù)防措施

某生活垃圾發(fā)電廠的焚燒爐，運行一段時間后，焚燒爐爐膛兩側(cè)的爐墻出現(xiàn)鼓包問題，鼓包位置主要出現(xiàn)在二三級爐排上方位置，隨著焚燒爐的持續(xù)運行，問題呈擴大趨勢，直至引起局部脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致被迫停爐處理，給生產(chǎn)單位造成較大的經(jīng)濟損失。

1事故概況

檢查發(fā)現(xiàn)，爐膛內(nèi)壁耐火磚表面結(jié)焦嚴(yán)重，局部焦塊較大。整扇爐墻變形鼓出，二三級爐排上方處，變形最大。圖1是停爐檢查情況。將鼓包部位的磚墻拆開檢查，發(fā)現(xiàn)有的拉鉤被拉長變形變細，有部分拉鉤斷裂，拉鉤與拉鉤磚端的鋼板脫落，拉鉤作用已失效。中間層輕質(zhì)隔熱澆注料已完全成粉末狀下沉，形成上方空洞，支承托架變形，不平整，連接焊縫開裂。拆除下來的耐火磚部分?jǐn)嗔?，特別是拉鉤磚，基本已無完好，其他部分的耐火磚尚完好。

2爐膛的結(jié)構(gòu)型式

該焚燒爐的爐膛是絕熱爐膛，爐膛面積較大。長度13.5米，爐排寬度10.8米，高度最高處達10米。兩側(cè)的爐墻結(jié)構(gòu)見圖2，兩側(cè)和后墻的爐墻結(jié)構(gòu)見如圖3。爐墻厚度520mm，左右兩側(cè)墻采用向火面表層為SiC耐火磚（厚 230mm），并且磚與磚之間采用公母磚配合，中間層為輕質(zhì)隔熱澆注料（厚60mm），底層為無石棉硅酸鈣板（厚210mm）和硅酸鋁耐火纖維板（厚20mm）。高度方向每隔約2米采用支承托板支承爐墻，支承托板下方設(shè)置寬20 mm的膨脹縫，長度方向每隔約3米左右設(shè)置寬20 mm的膨脹縫。兩側(cè)墻按一定間隔采用拉鉤拉住表面的耐火磚，見圖4。后墻采用向火面表層為低水泥高鋁耐火澆注料（厚 200mm），中間層為輕質(zhì)保溫澆注料（厚90mm），底層為無石棉硅酸鈣板（厚210mm）和硅酸鋁耐火纖維板（厚20mm），爐墻抓釘材質(zhì)采用 25Cr20Ni。后墻施工時在爐墻高度方向每1500mm留設(shè)深度100mm、寬8mm的膨脹縫。寬度方向每2000mm留設(shè)深度100mm、寬8mm的膨脹縫見圖5。

3事故原因與分析

綜合現(xiàn)場檢查以及運行工況數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）垃圾焚燒爐在運行過程中，垃圾成份比較復(fù)雜，熱值不一致。各種垃圾一起投入燃燒，易造成焚燒爐燃燒工況不穩(wěn)定，爐膛溫度發(fā)生變化，波動較大時會引起超溫運行。在這樣的環(huán)境下耐火磚墻體承受劇烈高溫的沖擊后，膨脹規(guī)律不正常。焚燒爐內(nèi)垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的煙塵懸浮顆粒進入磚縫，并且不斷地在爐墻表面堆積，當(dāng)爐內(nèi)溫度降低時爐墻向火面的異形磚無法收縮，而爐墻中間的異形磚卻能壓縮回原來位置，造成異形磚傾斜。

（2）垃圾成份復(fù)雜，灰熔點溫度差異性較大，爐膛溫度很高，焚燒爐爐墻上出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)焦，造成墻體承擔(dān)懸重負荷，墻體前傾增大水平拉力，導(dǎo)致拉鉤變形脫落斷裂。原設(shè)計的托板長度和強度不夠，托板最長端在耐火磚中心線處，爐墻結(jié)焦，其重心向外偏移，托板強度難以托住爐墻，造成需要拉鉤分擔(dān)爐墻垂直拉力。

（3）中間層采用輕質(zhì)隔熱澆注料，高溫后粉化下沉壓實導(dǎo)致下部爐墻向外鼓出。

（4）煙氣通過磚墻縫隙與膨脹縫進入墻體，高溫?zé)煔飧g拉鉤變細，減弱了拉鉤對爐墻的強度。

4對策與建議

基于上述原因分析，制定了以下幾點相應(yīng)的對策和建議。

（1）隨著經(jīng)濟水平的提高，垃圾熱值逐漸增大，爐膛溫度提高，需重新設(shè)置膨脹縫的位置和大小。在長度方向上，膨脹縫適當(dāng)比原設(shè)計放大5mm，原來25mm的改成30mm，20mm的改成25mm。在高度方向上增加托梁，托梁底部增設(shè)膨脹縫，讓爐墻有足夠空間按預(yù)期膨脹。

（2）加強拉鉤的強度，砌筑時視墻體情況增加拉鉤磚及拉鉤，按15～20%比例增加。

（3）托架上砌好一層耐火異形磚后，澆注一層碳化硅抗腐蝕澆注料，注料厚度150毫米，澆注料內(nèi)用抓釘連接外殼鋼板，將托架上的異形磚壓緊，增加此區(qū)域的爐墻砼體強度，分層托住上面爐墻的重量。

（4）中間層采用輕質(zhì)隔熱保溫磚，防止?jié)沧⒘弦蚴┕v不實出現(xiàn)高溫粉化現(xiàn)象。

（5）修復(fù)施工時加強施工檢查，特別要加強膨脹縫區(qū)域的施工檢查。確保膨脹縫留設(shè)空間，要求膨脹縫留設(shè)空間宜大莫小，確保此處磚體的膨脹自由。加強對膨脹縫內(nèi)部檢查，膨脹縫空腔保持暢通，無雜物和硬殘留物卡住，膨脹縫空腔內(nèi)填充耐高溫松軟的耐火材料，確保煙氣不會侵入膨脹縫空腔。

（6）鍋爐運行時，避免爐墻結(jié)焦，避免長時間超負荷運行。每次停爐檢修時，要對爐墻進行維護和檢查，小心清理表面的焦塊，檢查膨脹縫區(qū)域時，應(yīng)及時清理縫內(nèi)的結(jié)焦物。

（7）設(shè)備技改可考慮采用風(fēng)冷爐墻和水冷爐膛結(jié)構(gòu)，降低爐膛溫度。

5結(jié)束語

自從采取上述對策及建議整改后，該單位的焚燒爐運行安全穩(wěn)定，至今很少發(fā)生類似事故，獲得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

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[3]GB18750-2020，生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐[S]