垃圾焚燒發(fā)電鍋爐省煤器吊掛裝置研究

陳 玲， 劉 鵬， 陳鋒利

（東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司， 四川 成都 611731）

1 技術(shù)背景

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市垃圾焚燒量越來越大，垃圾成分更加復雜。實現(xiàn)垃圾處理無害化、減量化、資源化利用是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和資源再生的良性策略。在“雙碳”目標背景下及國家“十四五”政策規(guī)劃階段，垃圾焚燒發(fā)電作為一種低碳化處理的重要方式，既符合清潔理念，又能實現(xiàn)垃圾資源化循環(huán)利用[1]。近年來，我國各地新建垃圾焚燒發(fā)電項目如雨后春筍般涌現(xiàn)，但由于我國發(fā)展垃圾發(fā)電技術(shù)起步晚、歷史短，垃圾發(fā)電技術(shù)尚處在慢慢摸索成長的起步階段，還有很多待改進的地方。本文主要介紹了一種新型的臥式垃圾焚燒發(fā)電鍋爐的分級省煤器吊掛裝置，對原設計有所改進與優(yōu)化。

2 需解決的主要技術(shù)問題

垃圾焚燒發(fā)電鍋爐又稱余熱鍋爐，主要分為立式和臥式。在余熱鍋爐省煤器安裝中，需要進行蛇形管的吊裝，在吊裝操作中必須控制水冷壁和管組的間隙，二者距離要達到設計標準，因此對安裝要求很高，一般集箱中心距離蛇形管彎頭短長度要小于±10mm[2]。本文主要介紹一種臥式余熱鍋爐的分級省煤器新型吊掛裝置。通常臥式余熱鍋爐的分級省煤器順列水平布置于尾部煙道內(nèi)，其不同于傳統(tǒng)燃煤鍋爐的省煤器在豎直方向分級疊加布置形式。這樣的布置形式導致臥式余熱鍋爐的省煤器吊掛裝置既要承受省煤器管組的重力荷載，還要承受省煤器煙道及煙道下方灰斗的重力荷載。由于結(jié)構(gòu)限制，省煤器管組自重荷載通常需先傳遞給省煤器外部煙道殼體，再通過煙道殼體的吊掛將整體荷載傳遞至頂部大板梁。

在本文所述技術(shù)有應用之前，常規(guī)臥式省煤器管組吊掛形式如圖1 所示。序號3 角鋼與序號4 煙道頂部鋼板現(xiàn)場焊接固定，序號2 蛇形管上端彎頭通過序號1 吊箍再與序號3 角鋼進行焊接連接，從而將省煤器管組的荷載傳遞給上方煙道護板。這種布置形式存在的問題有：焊縫W1 操作空間小、仰焊，不利于安全施工；焊縫W2 僅能保證單面可視處焊縫質(zhì)量，反面不可見部分的焊縫質(zhì)量不能保證。由此導致了現(xiàn)場安裝難度大、定位偏差大、效率低，同時影響工程安裝進度，后期檢修及更換省煤器管屏困難。

圖1 傳統(tǒng)臥式余熱爐省煤器吊掛形式

為解決上述問題，進行了大量研究分析和結(jié)構(gòu)形式對比，研發(fā)了本文所述技術(shù)，徹底解決了現(xiàn)場安裝難題，是一種優(yōu)良的技術(shù)改進。

3 新型臥式余熱爐省煤器吊掛結(jié)構(gòu)

改進設計方案如圖2 所示。

圖2 新型臥式余熱鍋爐省煤器吊掛形式

1）管屏吊箍優(yōu)化為扁鋼（序號1）和圓鋼（序號7）的組合，扁鋼彎制焊接成吊箍，扁鋼上端開口與圓鋼焊接組裝，并與序號2 蛇形管彎頭在廠內(nèi)組裝好。

2）序號4 煙道頂部鋼板在序號7 圓鋼穿出處分段，序號5 煙道框架型鋼組成開口梁，序號7 圓鋼穿出開口梁后在煙道外側(cè)與序號8 密封梳形板焊接，密封梳形板再與開口梁焊接，以此將整個管屏荷載傳遞給煙道護板。

3）省煤器煙道及管屏荷載通過序號9 頂部一級吊桿傳遞至序號10 過渡梁，過渡梁荷載再通過序號11 二級吊桿傳遞至鍋爐頂部大板梁，如圖3 所示。

圖3 省煤器煙道吊掛

4 新型吊掛結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

相比傳統(tǒng)的臥式省煤器吊掛結(jié)構(gòu)，本文所述改進技術(shù)具有諸多優(yōu)點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）改進方案中圓鋼吊箍在廠內(nèi)與蛇形管組裝，圓鋼伸出煙道頂部與密封梳形板焊接，密封梳形板再與煙道框架型鋼焊接。圓鋼做吊箍，相比原來的扁鋼與角鋼通過開槽焊接相比，更有利于吊箍調(diào)整和對正安裝。并且煙道內(nèi)圓鋼吊箍長度可不受安裝空間限制，圖1 中L1遠小于圖2 中L2。通過合理選取吊箍長度，可以壓縮煙道腔體，防止煙氣短路，提高省煤器管屏換熱效率。

2）蛇形管與煙道的連接由爐內(nèi)角鋼焊接修改為圓鋼吊箍在煙道頂部與序號8 密封梳形板通過焊縫W3 進行焊接，此焊縫是在完全可視狀態(tài)下以及更為容易的施工角度條件下（非仰焊）進行操作，不僅可以保證焊縫質(zhì)量，現(xiàn)場焊縫長度也比原來大大縮短，加快了安裝進度。

3）吊箍伸出煙道處設置為煙道護板分片斷口，減少了現(xiàn)場安裝時切割護板的工作量，且有利于檢修維護。

5 新型吊掛結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益

新型余熱鍋爐省煤器吊掛結(jié)構(gòu)，不僅能徹底解決原臥式省煤器吊掛結(jié)構(gòu)設計中存在的各種安裝問題，還能提高省煤器換熱效率，有益于后期維護，同時也具有較高的經(jīng)濟效益。以500 t/d 生活垃圾焚燒發(fā)電余熱鍋爐省煤器（三級省煤器，單個寬度4 300 mm，三級共14 列吊掛節(jié)點）為例。

1）大幅減少焊接工作量。該方案使用后單臺省煤器總計減少現(xiàn)場焊縫長度約173 m，原方案仰焊15 m/（天·人），單臺爐省煤器單人吊掛焊接大約需要28 d；按新方案俯焊35 m/（天·人），單臺省煤器單人焊接量僅7 d，焊接工程量可減少75%。

2）有利于安全施工。改進后所有的焊接工作都在煙道頂部進行，不再存在高空仰焊問題，安全施工能夠得到更好的保障。

3）可提高換熱效率。蛇形管與頂部護板鋼板之間的距離由250 mm 縮小至約150 mm，縮短距離有利于防止煙氣短路現(xiàn)象，控制煙氣更多的在管間流動，有利提高管屏換熱效率。

4）如管屏發(fā)生爆管或者磨損需要更換，按原設計方案，只能從省煤器最左側(cè)或者最右側(cè)開始逐片拆除原有管屏，直至拆到需要更換的管屏位置，將其更換之后再把之前拆除的其它管屏逐一恢復，檢修更換的工作量非常大。而如果省煤器煙道采用新方案，只需從需要更換的管屏附近切割煙道頂部，更換損壞管屏，最后在煙道頂部煙道和吊掛裝置恢復拆除即可。這樣，檢修時受影響的管屏將大大減少，維修更換及恢復管屏的安裝工作量也會大幅度降低。而待更換的管屏位置越靠近結(jié)構(gòu)中心線，兩種結(jié)構(gòu)下更換管屏產(chǎn)生的工作量差異越明顯，本方案獲益越多。

6 結(jié)語

城市生活垃圾污染已嚴重影響到城市的生態(tài)環(huán)境，垃圾無害化、資源化利用是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。垃圾焚燒發(fā)電正成為國際上保護資源，實現(xiàn)環(huán)保和資源再生的主流手段。垃圾焚燒發(fā)電不僅能解決垃圾處理的環(huán)境問題，還能有助于改善城鄉(xiāng)環(huán)境，綜合利用資源。我國提出碳中和和碳達峰的重大決策，“十四五”非石化能源占比要達到20%左右，到2030 年要達到25%左右，提升非石化能源的占比。以此向世界釋放了中國堅定走綠色低碳發(fā)展道路，引領全球生態(tài)文明和美麗世界建設的積極信號。我國的垃圾發(fā)電技術(shù)剛剛起步，尚有許多不足的地方，相信通過不斷地探索和創(chuàng)新，逐步改進各種問題和不足，定能使我國的垃圾發(fā)電技術(shù)逐漸成熟。只有發(fā)展完善了我們的垃圾發(fā)電技術(shù)，并大力推廣應用，才能將我國巨大的垃圾資源，轉(zhuǎn)換為潛力無限的新興補充能源，保護環(huán)境，造福人類。