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垃圾焚烧发电厂炉排炉选型和设计研究

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-23  浏览次数:790
热解气化炉只要保持高温炉强氧化氛围的监控,监控出口CO浓度,就能够有效地控制二英的排放。不过,其缺点也明显,对垃圾的热值要求较高,含水量较多的垃圾或者成分混杂、不燃物过多的垃圾,不适用于热解气化炉。同时其单炉的处理规模也较小。

流化床炉没有运动炉体或者炉排,只有主燃烧室和热回收室,其将垃圾干燥破碎至粒径在5cm以下后,投入炉中,与炉内燃煤加热至600℃作为热载体的石英砂混合,处于流化半悬浮状态,然后在高温下热解气化并高速燃烧,燃渣与不燃物与流动砂混合排出[5]。流化床中常见的有内循环流化床(ICFB)与回旋流流化床(TIF)(如图3)。

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图3回旋流流化床焚烧炉

内部循环流化床焚烧炉热效率高、床温均匀、烟气流速低,耐用性、可靠性都较好。但其的缺点是垃圾在流化状态下,燃烧不够完全,飞灰量大;在垃圾的热值不足时,需要加入较多的燃煤进行助燃。国内一些采用流化床焚烧炉的垃圾焚烧厂存有小型燃煤火电的可能。

炉排式焚烧炉是当前垃圾焚烧行业应用最多的焚烧炉,国内近些年新建的焚烧厂中,其比例能占到7成左右。炉排炉的种类大致分为链条传动式、液压驱动往复式、滚动式[4],其中应用较多的是液压驱动的往复式炉排炉(如图4)。

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图4炉排炉核心设备炉排

本文所研究的是主流的液压驱动往复式炉排。往复式炉排根据不同的厂家各自拥有的不同技术,针对不同国家地区的生活垃圾物化性状态,也有多种不同的型式。

(1)水平布置倾斜顺推炉排

这种炉排一般以15°~25°之间倾斜布置炉排片,以液压机构驱动,固定炉排与可动炉排沿垃圾推进方向交替布置。垃圾整体在炉排上呈水平布置,前进动力完全来自于顺推炉排,所有垃圾在炉排上干燥、燃烧的时间十分均匀,燃烧完全、热酌减率较低。

倾斜炉排之间有1~2mm的间隙,燃烧过程中,垃圾残渣能够从间隙中落入炉下灰斗中收集。同时炉下灰斗又作为一次风的进风通道,一次风最终从炉排片下方喷入,起到风冷与助燃的作用,稳定性与可靠性较好。日本JFE、EQ公司等制造的中小型炉排(500吨及以下),多数这种形式(如图5)。

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图5EQ公司的水平布置倾斜顺推炉排

(2)倾斜逆推式炉排

炉排整体为倾斜布置,炉排片逆向推动。垃圾在炉排上依靠重力滚动前进,炉排片逆推使垃圾充分搅拌。其优点是:垃圾搅拌均匀,相比水平布置炉排的整体长度要短,投资较少。

缺点是垃圾可能会成块滚落,燃烧效果相对略差。这种炉排的技术主要为三菱-马丁公司所掌握(如图6),由于投资较低、效果尚可而受到市场较大程度的认同,尤其在500吨及以上的大中型炉排炉中采用得也较多。但逆推炉的炉排片承载较大,容易损耗。一般驱动多采用上拉下推的方式,较水平顺推复杂。

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图6三菱-马丁式倾斜逆推炉排

(3)倾斜布置水平顺推炉排

该型炉排的炉排片的推动方向为水平往复,炉排整体呈15°~20°倾斜布置(如图7)。

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图7 Waterleau、田熊、西格斯等水平顺推炉排

垃圾在炉排上的运动状况类似于倾斜逆推炉排,但相比之下,搅拌效果不如逆推炉排,不过水平炉排片的载荷较小,炉排片的使用寿命要长于逆推炉。水平顺推炉排燃烧过程中垃圾残渣从炉排间隙下漏较少,因此残渣混杂在垃圾中燃烧,一些厂家在炉排上设切割破碎装置,以提高燃烧效率。

3炉排炉垃圾焚烧发电厂工艺流程

采用炉排炉的垃圾焚烧厂的基本工艺流程如图8。

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图8垃圾焚烧发电厂焚烧线工艺流程图

该垃圾焚烧发电厂采用水平布置倾斜顺推炉排炉技术,烟气净化系统采用半干法+活性炭、碳酸氢钠喷射+干法的工艺(见图9)。

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图9 半干法脱酸+碳酸氢钠、活性炭喷射+干法布袋除尘烟气净化系统流程图

垃圾转运由所在市环卫部门负责,有专门的垃圾分拣与压缩处理站,每日约有1800吨的原生垃圾运送到厂区,从卸料大厅卸入垃圾池中储存,垃圾池的总容量足够6日焚烧所需垃圾的堆放,垃圾池采用全密封结构,底部设池收集渗滤液统一净化处理。

用大型抓斗对垃圾进行堆垛搅拌,促使其熟化脱水发酵,以提高以厨余垃圾为主的我国城市垃圾的熟化度。给料时,抓斗抓取熟化垃圾,往焚烧线料斗内两点均匀投料。投料时,垃圾料斗闸门闭合,垃圾落入后自然封闭其闸门间隙,起到了密封作用,防止干燥段的火苗上窜。

给料控制系统定时开合闸门将定量垃圾落入推料器中,由推料器推入焚烧炉排干燥段。点火燃烧器喷油或者天然助燃点火,垃圾在燃烧炉排上匀速推进并燃烧。

一次助燃风吸口设置在垃圾池上部,将垃圾池中的沼气、臭气吸入,从炉排下灰斗处进风,经风管从炉排片下方炉排缝隙间喷入,助燃同时作为炉排片风冷。

部分进风经由炉膛炉壁再汇入一次风,作为炉壁空冷,防止飞灰在炉壁上焦结。垃圾经由有段差的干燥炉排、燃烧炉排、燃尽炉排,最终减量80%左右,变成无害残渣落入溜管进入出渣机水冷后,被干燥推出,落入渣坑,另行处理。

焚烧产生的烟气在特殊设计的炉膛中上升,进入余热锅炉,在迂回结构的二次燃烧室中,继续保持在850℃以上的温度2s以上,以促使二英类在高温下分解。然后烟气经由过热器、省煤器进入烟气净化系统。

二次风从烟气净化系统出口处引回,经余热,从炉膛中部喷入,使膛内烟气产生湍流和涡流,减少CO的产生,遏制二英,使其处于低氧燃烧环境,抑制NOx的产生。

烟气进入净化系统之后,先经过水冷壁冷却,然后从半干法脱酸反应塔顶部蜗型口进入,与雾化器喷出的雾状Ca(OH)2雾滴进行反应,脱去烟气中的HCl、SO2等酸性气体,反应颗粒物部分沉降落入反应塔下部灰斗进入输灰机。

然后在烟气进一步喷入弱碱性碳酸氢钠中和,喷入活性炭颗粒吸附二英及重金属等固体颗粒,之后烟气进入布袋除尘器,经布袋过滤后,达到欧盟2000以及新国标《大气污染物排放标准》。

 
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