大型炉排垃圾焚烧余热锅炉的基本结构介绍2010-12-16 11:34 环卫科技网作者：许峰0条评论
摘要：本文介绍了笔者在炉排垃圾焚烧余热锅炉设计中采用的结构，并阐述了设计中应注意的问题。
关键词：余热锅炉；结构设计
0前言
焚烧是目前世界各国广泛采用的城市垃圾处理技术，大型的配备有热能回收与利用装置的垃圾焚烧处理系统，正逐渐上升为焚烧处理的主流。作为垃圾焚烧处理系统中的核心设备垃圾焚烧锅炉，国外许多著名焚烧技术与设备公司已积累了大量经验，有了相当成熟的结构。我国近年来通过引进和吸收外来经验及技术，在焚烧技术与设备方面也有了长足进步和很大发展。目前垃圾焚烧锅炉有多种设计结构，以下仅对大型炉排垃圾焚烧余热锅炉的基本设计结构进行介绍。
1余热锅炉的基本技术参数
综目前日处理400t以上生活垃圾的垃圾焚烧锅炉多采用机械炉排作为焚烧设备，焚烧炉后再配置相应的余热回收锅炉，产出蒸汽供汽机发电。
注：生活垃圾的低位发热值一般为6698kJ。
由于垃圾焚烧烟气中的HCL及SOx等有害气体均对焚烧炉体和余热回收锅炉受热面的金属材料，具有强烈的腐蚀性，且当废气
温度在320℃以上时，高温酸性气体(包括SO2，SO3，H2S，HCL 等)长时间与金属材料接触，还会引起高温腐蚀。
典型垃圾焚烧工程的实际经验显示，蒸汽温度若超过400℃，管壁会发生急剧的高温腐蚀，严重影响全厂运行的可靠性、安全性和经济性。所以，很多运行中和正在设计、建设中的垃圾焚烧电厂，蒸汽参数主要采用较保守的次中温或低温设计，(3.5/2.5MPa，400/280℃左右)。
目前，随着材料技术、控温燃烧技术和防腐技术的提高，结合垃圾焚烧发电工程的资源条件改善(垃圾热值有所提高)和技术经济要求(提高资源利用效率、降低运行成本)，较多采用的是中温中压蒸汽参数即主蒸汽参数为：
3.5MPa/350℃至
4.5MPa/450℃，可以兼顾可靠性、安全性和经济性(包括造价和运行成本)的协调。
2余热锅炉的基本结构
采用机械炉排作为焚烧方式的垃圾焚烧炉，其后的余热锅炉目前有几种较典型的结构，下面以400t/d处理量垃圾焚烧余热锅炉为例：
2.1四垂直烟道布置结构余热锅炉
上图余热锅炉采用单锅筒、自然循环、四通道、垂直布置、全悬吊结构。在炉排的上方，布置有由一个覆以耐火、耐磨、抗腐材料内衬的膜式水冷壁组成的垂直辐射烟道和二个未覆以耐火材
料内衬的膜式水冷壁组成的垂直辐射烟道。在第三烟道从下至上依次布置蒸发管束、高温过热器、低温过热器，蒸发管束及过热器均为水平布置，采用悬吊管悬吊方式。尾部垂直烟道布置五级省煤器。共包含四个回程：
回程一：垂直辐射段，由内衬耐火材料的膜式蒸发受热面组成，耐火材料一直覆盖到本回程的顶部。
回程二：垂直辐射段，由膜式蒸发受热面组成。
回程三：垂直辐射段，由膜式蒸发受热面及蒸发管束，过热器、减温器组成。
回程四：尾部垂直对流段由三组省煤器组成，采用轻型护板式炉墙。
另外蒸汽-空气预热器布置在锅炉外部，采用轻型护板式炉墙结构，独成一体。
若焚烧炉炉体采用风冷形式，则余热炉结构可变型为图2形式：此结构中余热炉与焚烧炉间采用非金属补偿器连接，对补偿器有较高的要求，特别是耐温及抗腐蚀方面。
2.2垂直+水平烟道布置结构余热锅炉
此结构将蒸发管束、过热器布置在水平烟道中，其一烟道仍由一个覆以耐火、耐磨、抗腐材料内衬的膜式水冷壁组成，二、三烟道为未覆以耐火材料内衬的膜式水冷壁。水平烟道中按烟气流向，依次为一级蒸发管束、高、低温过热器、二级蒸发管束。尾部烟道布置二组烟气-空气预热器及三组省煤器。另外在风机出
口还独立布置有蒸汽-空气预热器。
3结构分析
由于垃圾焚烧锅炉主要以处理城市生活垃圾，达到无害化、减量化、资源化的目的，而不是以产汽和发电量为主要目标，因而与常规的燃煤、燃气锅炉有较大的不同。相对同蒸发量的普通燃煤、燃气锅炉来说，需考虑的因素更多，更全面，从而其结构较为复杂、庞大，钢材耗量明显增加。
首先余热锅炉连接焚烧炉的一烟道作为二燃室，为抑制二恶英、NOx及SOx等有害气体的产生量，焚烧炉产生的高温烟气需在其中保持850℃左右停留2～3秒。为了达到以上要求，二燃室必须采用绝热结构，从焚烧炉出口至炉膛出口覆以不同性能的耐火、耐磨、抗腐材料内衬，同时为保证足够的停留时间，必须选定适宜的烟气流速和炉膛高度，一般二燃室烟气流速3～4m/s为佳，炉膛高度约为15m左右。
其次焚烧后产生的烟气成分非常复杂，其中的灰尘粘结性很强，积灰是垃圾锅炉中一个相当头痛的问题，虽然采用了各种清灰方法，但实际效果都不甚理想，为尽量减少受热面的积灰，更易清除积灰，其对流受热面(过热器、省煤器、蒸发管束等)无论是水平布置还是垂直布置一般多采取顺列布置结构。
第三，为保护过热器，必须在其前部布置足够的对流和辐射受热面，譬如在过热器前布置蒸发管束或在二烟道内加中间管屏等。第四，为了改善炉排上燃烧状况和调整燃烧室内温度，垃圾焚烧
锅炉一般均采用多级燃烧空气系统(即常说的一、二、三次风)，每级燃烧空气系统的入炉空气均需加热至一定温度，因而其余热锅炉部分必须配置相应的空气预热器，且需比常规的空气预热器更耐腐蚀和不易积灰，因此独立布置的蒸汽-空气预热器(结构1)或烟气空预器+独立布置蒸汽-空气预热器(结构2)就常成为首选。
另外垃圾焚烧锅炉的钢结构，如支撑钢架、平台及楼梯等，在设计及制造中均需考虑较严格的防腐措施，以保证其安全性和稳固性。
4结束语
以上几种结构是目前较流行的设计结构，本文仅仅是一般阐述，其中的细节问题还需深入探讨。此外，随着更多新技术的应用，垃圾余热利用锅炉技术也必将更上新的台阶，从而促进垃圾焚烧技术取得更大的提高和发展。
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