在线清灰在垃圾焚烧电厂中的应用.docx

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1、在线清灰在垃圾焚烧电厂中的应用目录1 .序言12 .生活垃圾焚烧炉结焦的原因13 .在线清灰系统功能及要求34 .在线清灰系统设计方案35 .在线清灰系统实施方式36 .在线清灰效果47 .垃圾焚烧炉在线清灰系统应用停炉检修统计68 .应用在线清灰系统经济性分析69 .垃圾焚烧炉在线清灰系统应用前后效果对比710 .在线清灰系统应用综合效益分析7I1结语81 .序百随着我国经济的高速发展，城市化进程的不断加快，城市垃圾量也是逐年增加，给城市垃圾处理能力造成了极大的挑战。城市生活垃圾处理方法通常包括填埋法、堆肥法和焚烧法。由于城市生活垃圾中有较多的病菌和重金属，所以填埋法和堆肥法不仅会占用大量土

2、地，还会对地下水和土壤造成巨大污染。垃圾焚烧处理由于具有占地少、处理时间短、减量化显著、无害化较为彻底以及垃圾焚烧余热可利用等优点，已经成为不少城市解决垃圾问题的首要选择。锅炉长周期运行，是体现垃圾焚烧厂管理团队运营水平的一个重要标准。垃圾焚烧炉受热面积灰结焦则是影响垃圾焚烧炉长周期运行的最主要的因素。部分焚烧厂两到三个月就需要停炉清灰一次。现有的吹灰系统喷吹范围，喷吹效果较为有限，为保证锅炉实现长周期运行，减少锅炉检修频率，使用强度高，清除烟道积灰能起到明显效果的在线清灰装置具有重要意义。2 .生活垃圾焚烧炉结焦的原因积灰是指温度低于灰熔点的灰粒在受热面上沉积，主要发生在对流受热面上。目前对

3、燃煤和生物质锅炉的积灰研究已经形成比较系统的理论。积灰根据积灰强度分为黏结性积灰和松散性积灰：黏结性积灰一般在管壁的迎风面形成并沿着气流增长，这种积灰不断增长会引起管束的阻力迅速增加，直至整个烟道堵塞；松散性积灰一般形成在管壁的背风面，或者当颗粒很细微、烟气速度很小时在管壁的迎烟面形成。生活垃圾焚烧和一般火电厂得燃料相比，垃圾热值较低水分较高，成分复杂，热值不稳定。另外垃圾的热值随季节、地区变化也很大。所以垃圾焚烧过程中产生的结焦的过程很复杂。从垃圾飞灰的实际熔融特性来看，其变形、软化、融化温度明显比煤灰要低。基本在105（C时发生软化，较煤灰低约200,且垃圾焚烧飞灰三个温度点差距不大，没有

4、明显的分界线。垃圾焚烧本身的特性决定了垃圾焚烧锅炉容易结焦的特点。垃圾焚烧与一般燃料燃烧相比，垃圾热值低而含水量高，质地低劣；垃圾焚烧过程极为复杂，气、液、固体多项反应混合，多孔介质中的传递、同相和异相间的传递交互发生，并受晶界过程、电化学过程和应力演变过程等多重因素的影响。另外，由于垃圾形状不均，质地随季节、年份和地区而变化，相应的热值变化幅度较大，焚烧过程中烟气温度和成分波动也很大，所以垃圾焚烧环境中发生的结渣比一般燃料燃烧过程更复杂。从垃圾飞灰的实际的灰熔融特性来看，其变形、软化、熔融温度明显低于粉煤灰的温度，基本上在105OC时发生软化，较煤灰低约200C。垃圾本身的固有特性，决定了垃

5、圾焚烧炉易于结焦的特点。生活垃圾焚烧炉结焦的影响一般有六个方面1）锅炉内积灰结焦最直接的影响是导致锅炉烟气流道阻塞，炉内烟气负压无法维持而被迫停运；2）锅炉受热面积灰结焦导致受热面热阻增加，使排烟温度大幅增加，导致锅炉效率降低；3）焚烧炉内积灰结焦加大了锅炉本体承重，焦块在重力作用下易将浇注料拉掉或局部脱落，辅助燃烧器喷口堵塞，炉温热电因结焦频繁损坏，大的焦块脱落掉在炉排上无法推出，造成被迫停运；4）受热面大面积积灰结焦，给停炉检修带来极大的困难，增加检修维护工作量，同时也给检修人员带来安全与健康风险；5）因积灰结焦造成锅炉运行周期短，机组启停频繁，大大缩减了锅炉及配套的汽轮发电机组寿命。6）

6、烟道内积灰结焦导致烟气通道被堵塞，引风机电流大，炉内负压无法维持而被迫停运。目前部分垃圾焚烧厂实行垃圾与污泥协同处置，污泥含灰量大导致受热面积灰结焦速度加快。3 .在线清灰系统功能及要求在线清灰系统针对现有吹灰技术存在的不足，提供一种可以由人工智能控制、实现定点清灰的垃圾焚烧炉清灰系统。系统可根据焚烧炉各个受热面前后烟气的温度以及压差情况，相应调整爆燃气体的压力、流量和充气时间，选择不同容积的爆破布袋，达到最优的清灰效果。同时，系统需要配置安全提示音以及系统管路安全防护装置，保证在线清灰作业人员的安全，不对周围设备和环境带来隐患。4 .在线清灰系统设计方案在线清灰系统包括氧气供给装置和乙焕供给

7、装置，氧气供给装置包括氧气瓶和氧气供给管路，乙快供给装置包括乙快瓶和乙快供给管路，氧气供给管路和乙焕供给管路的末端连接混气装置的入口，混气装置能够将氧气和乙焕混合均匀。在两种气体进入混合装置前均设置有防止回火的单向阀。爆破装置包括点火装置和储气袋，点火装置设于混气装置上，储气袋设于混气装置的出气口处，点火装置能够将混合气体点燃使储气袋爆破。储气袋外层为布料，内侧为塑料。在线清灰系统采用可编程控制系统，配备供气装置、混气装置、自动点火装置、爆破装置、防止回火装置以及声光报警提示设备。在实际应用中只需要将储气袋对准要清灰的受热面，控制供气装置供气，由点火装置将混合气体点燃，使得储气袋爆破，便可实现

8、对特定区域的清灰，增加受热面的换热效率，延长焚烧炉运行周期，提高经济效益。5 .在线清灰系统实施方式在线清灰系统包括氧气供给装置和乙快供给装置，氧气供给装置包括氧气瓶和氧气供给管路，乙烘供给装置包括乙快瓶和乙焕供给管路，氧气供给管路和乙快供给管路的末端连接混气装置的入口,混气装置能够将氧气和乙快混合均匀。在两种气体进入混合装置前均设置有防止回火的单向阀。爆破装置包括点火装置和储气袋，点火装置设于混气装置上，储气袋设于混气装置的出气口处，点火装置能够将混合气体点燃使储气袋爆破。储气袋外层为布料，内侧为塑料。6 .在线清灰效果垃圾焚烧炉在线清灰，主要是针对现有吹灰技术强度和效果的不足，用一种可以人

9、工智能控制，定点清灰的清灰系统。该系统可以根据烟道受热面前后烟气温度及压差情况，相应调整爆燃气体的压力、流量、充气时间等参数，达到最优的清灰效果。同时系统设置安全防护装置，保证清灰作业人员的安全，不会对周围环境及设备产生安全隐患。如所图1示，垃圾焚烧炉正常运行时，通过人孔门查看的过热器管束积灰与清灰后的实际状态图。A为清灰前过热器第一排管束的积灰有凸起，积灰温度较高，并且黏性较大，附着在过热器管束上。B为清灰后，在线清灰设备将过热器管束上的积灰清除后，管束显现出的本来面貌。图1过热器清灰前后的照片比较某垃圾焚烧厂实行垃圾与污泥协同处置，污泥掺烧比例为8%,掺烧污泥后污泥焚烧后的残余物大部分被烟

10、气带往后部受热面，附着在尾部受热面管子上，影响了换热效率，残余物长时间积累，造成尾部受热面积灰严重，对锅炉负荷产生不良影响。同时，在高过、中过受热面烟气通道中所堆积的灰会形成非常硬的灰块，运行期间很难清除，如处理不及时，会造成过热器烟温过高。在2019年在焚烧运行过程中未采取措施，污泥协同掺烧造成的锅炉受热面积灰严重，2台焚烧炉停炉清灰8次。2023年该公司在焚烧运行过程中采取在线清灰，2台焚烧炉停炉清灰4次。2023年两台焚烧炉整体运行情况良好，在线清灰系统投运正常，2台焚烧炉停炉清灰4次。2018-2023年烟台润达垃圾处理运营有限公司生产情况（如表1所示），公司实行垃圾与污泥协同燃烧处置

11、，污泥掺烧比例为8%左右，使得锅炉受热面挂灰速度更快，投产2至3个月后，锅炉水平烟道各个受热面管束被灰堵塞，影响烟气正常流通，致使省煤器出口负压值达到-40OPa以上，需要停炉进行清灰作业。以该公司400t/d垃圾焚烧炉为实验对象，2023年1月31日锅炉在线清灰系统正式投入运用，表1统计了该公司20182023年实际生产数据。表12018-2023年烟台润达垃圾处理运营有限公司的生产实际情况项目2018年2019年2023年2023年进厂污泥/t113194872609292286139入炉污泥/t27739212872260423055入炉垃圾/t340686269575297984292

12、163入炉污泥+垃圾/t368425290862320587315218月均掺烧比/%8.18.37.67.97 .垃圾焚烧炉在线清灰系统应用停炉检修统计污泥中含灰量较大，污泥焚烧后的残余物大部分被烟气带往后部受热面，附着在尾部受热面管子上，影响了换热效率，残余物长时间积累，造成尾部受热面积灰严重，对锅炉负荷产生不良影响。同时，在高过、中过受热面烟气通道中所堆积的灰会形成非常硬的灰块，运行期间很难清除，如处理不及时，会造成过热器烟温过高。烟台润达垃圾处理运营有限公司2019年在焚烧运行过程中未采取措施，污泥协同掺烧造成的锅炉受热面积灰严重，2台焚烧炉停炉清灰8次。2023年该公司在焚烧运行过程

13、中采取在线清灰，2台焚烧炉停炉清灰4次。2023年两台焚烧炉整体运行情况良好，在线清灰系统投运正常，2台焚烧炉停炉清灰4次。8 .应用在线清灰系统经济性分析如表2、表3所示，两台垃圾焚烧炉正常运行每天平均所创造的日均收益为：表2垃圾焚烧炉日均经济产值序弓名称H产一小价产值合计/万元1上网H1st28万度0.65TCJ度18.22境堤处理量1IOOt120元/t13.23污泥处理量300t268元八8.04总计39.44表3垃圾焚烧炉日均耗材费用名称UffiU小价耗M值合计/万元I石灰Bt72810.94642活性设0.414290元八0.17163乙快1475元/瓶0.1054工业界房2.3t

14、3200电0.7365水味2OOOm55.02KJmi1.0046清灰布袋60个23元/个0.1387清灰用轼气2版80元/Jft0.0168清灰用乙快1断7S元/版0.007S总计3.124539.44万元3.1245万元二33.3155万元。9 .垃圾焚烧炉在线清灰系统应用前后效果对比烟台润达垃圾处理运营有限公司供试两台垃圾焚烧炉2018年至2023年4年间垃圾焚烧炉停运时间(如表4所示)。结果表明，在线清灰的应用使得每年停炉维修次数降低4次，缩短年均停炉时间12天。表4计划停炉时间明细胤I年均伶炉次数/次冷炉时M(次)年均停炉时IH/人在线清灰系统使用前(20182019)8756在饯清

15、庚系统使用后(20232023)4I14410 .在线清灰系统应用综合效益分析在线清灰系统应用总增产效益：在线清灰系统的应用使年均停炉时间减少12天，增创产值：33.3155万元X12=399.786万元。节省启炉次数为4次(每次启炉燃油费用7万元)，即节省启炉燃油费用7万元X4=28万元。在线清灰系统运行成本：(1)在线清灰设备成本费用：控制系统1.0万元，配气系统0.5万元，附属设备配件1.0万元，合计2.5万元。按5年折旧，每年0.5万元摊销。(2)在线清灰设备维护费用0.5万元/年。在线清灰外委操作费用为79.51万元/年。在线清灰年发生费用共计80.01万元。在线清灰系统运行净增产效益：对比分析在线清灰全年创造的经济效益：427.786万元80.01万元=347.776万元。H.结语污泥处置的一个重要发展路径是焚烧，而与生活垃圾协同焚烧处置无疑是污泥彻底