垃圾CFB鍋爐作為垃圾發(fā)電廠的爐型之一，擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著排渣困難、難以實(shí)現(xiàn)CO達(dá)標(biāo)排放等問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)某垃圾CFB鍋爐的技改經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了一種簡(jiǎn)單有效的解決思路。
1鍋爐設(shè)計(jì)基本參數(shù)
國(guó)內(nèi)某垃圾電廠一期裝機(jī)規(guī)模為 2×400 噸/日垃圾焚燒鍋爐+2×12MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，2014 年正式投產(chǎn)。鍋爐為兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，型號(hào)為：TG-55/5.3-LJ-400，單臺(tái)鍋爐日焚燒垃圾量 400 噸，設(shè)計(jì)燃料為垃圾（1550KCal/Kg）、油頁(yè)巖（1200Kcal/Kg）、煤（5639Kcal/Kg），垃圾、油頁(yè)巖、煤的質(zhì)量比率為 400:160:48，鍋爐設(shè)計(jì)熱效率為——80% 。
2鍋爐燃燒系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1 鍋爐采用異重流化床燃燒方式和高溫分離器循環(huán)返料的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)由爐膛、物料分離收集器和返料器三部分組成。爐膛由膜式水冷壁組成，下部是密相區(qū)，是一個(gè)下小上大的倒錐形流化燃燒段結(jié)構(gòu)。底部為水冷布風(fēng)板，布風(fēng)板尺寸為1.57×6.17m；爐膛上部為稀相區(qū)，爐膛斷面擴(kuò)展到 4.03×6.33m。
2.2 給料口、二次風(fēng)口均布置在密相區(qū)內(nèi)。設(shè)計(jì) 1 個(gè)垃圾給料口、3 個(gè)輔助燃料口（煤、油頁(yè)巖），入口均布置在水冷壁前墻；二次風(fēng)口分 3 層布置，共 12 個(gè)，分別布置在左右兩側(cè)水冷壁。
3鍋爐運(yùn)行存在的主要問(wèn)題
在實(shí)際運(yùn)行中，鍋爐并沒(méi)有摻燒油頁(yè)巖，入爐垃圾的熱值在950Kcal/Kg 左右，入爐煤的熱值在 4500Kcal/Kg 左右，故實(shí)際使用燃料與設(shè)計(jì)偏差較大。經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改進(jìn)，鍋爐運(yùn)行中存在的問(wèn)題基本得到解決，但仍存在著燃燒不充分、CO排放超標(biāo)等問(wèn)題。
4原因分析
針對(duì)鍋爐燃燒不充分，CO 排放超標(biāo)的問(wèn)題，我們分別從爐膛溫度、垃圾質(zhì)量、二次風(fēng)的擾動(dòng)三個(gè)方面進(jìn)行分析，并試圖找出解決問(wèn)題的方法。
4.1 爐膛溫度對(duì)鍋爐燃燒的影響
提高爐膛溫度，會(huì)提高燃料的燃燒速度，促進(jìn)鍋爐的充分燃燒。但通過(guò)試驗(yàn)證明這一方法并不能問(wèn)題。
4.2 垃圾質(zhì)量對(duì)鍋爐燃燒的影響
通過(guò)垃圾分揀、破碎與堆放發(fā)酵等工作，可以控制入爐垃圾的顆粒度及提高熱值，以促進(jìn)鍋爐的充分燃燒。但通過(guò)試驗(yàn)證明這一方法仍不能解決問(wèn)題。
4.3 二次風(fēng)擾動(dòng)對(duì)鍋爐燃燒的影響
合理的二次風(fēng)配比，保證二次風(fēng)對(duì)垃圾的擾動(dòng)、摻混及對(duì)密相區(qū)供氧，會(huì)促進(jìn)鍋爐的充分燃燒。但通過(guò)試驗(yàn)證明這一方法仍不能解決問(wèn)題。
4.4 主要原因
經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，我們認(rèn)為應(yīng)該是二次風(fēng)口的布置不當(dāng)是主要原因。該型鍋爐垃圾給料口布置在鍋爐前墻中央，燃燒中心在爐膛中央的密相區(qū)，二次風(fēng)口布置在鍋爐左右側(cè)墻，距離爐膛中心大于 3m，二次風(fēng)穿透物料層到達(dá)爐膛中央是有難度的。如此推測(cè)，二次風(fēng)上部的密相區(qū)中央應(yīng)該處于缺氧燃燒狀態(tài)。
為此，我們做了一個(gè)測(cè)試，取密相區(qū)上部的爐膛中央（高于上層二次風(fēng)標(biāo)高 1 米）的煙氣作氧量檢測(cè)，并與過(guò)熱器出口位置的氧量檢測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。具體過(guò)程如下：逐步提高二次風(fēng)母管壓力，從2000Pa 提高到3500Pa，并保持過(guò)熱器出口位置的氧量檢測(cè)值在8——14 之間，觀察密相區(qū)上部氧量檢測(cè)值的變化情況。結(jié)果顯示，密相區(qū)上部氧量檢測(cè)值均在 0——2 之間.試驗(yàn)證明密相區(qū)燃燒中心區(qū)域處于缺氧燃燒狀態(tài)，二次風(fēng)未能有效發(fā)揮擾動(dòng)燃料與補(bǔ)充氧量的作用。故二次風(fēng)口布置不當(dāng)是造成鍋爐燃燒不充分的主要原因。
5改造方案
確定二次風(fēng)口布置不當(dāng)是鍋爐未能充分燃燒的主要原因后，我們參考了李斌的循環(huán)流化床鍋爐二次風(fēng)布置，制訂了如下改造方案：
5.1 在前后墻水冷壁共增加 14 個(gè)二次風(fēng)口，分四層布置。此布置的二次風(fēng)口距爐膛中心為 1——2 米，與原布置相比，新布置的二次風(fēng)射流遇到的阻力會(huì)大幅減少。
5.2 改變二次風(fēng)噴口及射入爐膛的角度，加強(qiáng)二次風(fēng)的擾動(dòng)、摻混的力度。
6技改后的調(diào)試及結(jié)果
在該鍋爐大修期間，我們完成了二次風(fēng)口的改造。在調(diào)試中，通過(guò)調(diào)節(jié)各二次風(fēng)門的開(kāi)度，取到了一系列的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此確定了不同狀況下一、二次風(fēng)的配比原則。在隨后的正常運(yùn)行中，在垃圾給料均勻的情況下，可以實(shí)現(xiàn) CO 的達(dá)標(biāo)排放，煤耗下降 30% 以上。
結(jié)語(yǔ)
通過(guò)技改后的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，合理的二次風(fēng)配比，不但有助于實(shí)現(xiàn)煙氣CO的達(dá)標(biāo)排放，也可以有效降低摻煤比。通過(guò)二次風(fēng)的改造來(lái)實(shí)現(xiàn)鍋爐的充分燃燒，是一種投資費(fèi)用較少的解決方法。
垃圾焚燒鍋爐有區(qū)別于燃煤鍋爐和燃?xì)忮仩t的調(diào)整燃燒，因?yàn)槔仩t燃燒的是近似于固體的垃圾。稍有調(diào)整不當(dāng)可能導(dǎo)致燃燒的垃圾未充分燃燒，致使燃燒產(chǎn)生的爐渣中混合著未燒透的垃圾，達(dá)不到垃圾焚燒要求的減量化、資源化、無(wú)害化。所以在垃圾燃燒鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐的燃燒調(diào)整至關(guān)重要。我們來(lái)看下垃圾焚燒鍋爐怎么達(dá)到最好的燃燒效果吧。
想要達(dá)到最好的燃燒效果就要懂得垃圾的焚燒過(guò)程，垃圾要從進(jìn)廠區(qū)到在爐膛中焚燒的流程為：進(jìn)入垃圾儲(chǔ)坑→發(fā)酵（包括部分水分的脫離）→垃圾吊抓到垃圾料斗→進(jìn)入爐膛的干燥區(qū)→進(jìn)入I級(jí)燃燒區(qū)→進(jìn)入II級(jí)燃燒區(qū)（主要燃燒區(qū)）→燃盡區(qū)→完全燃透（產(chǎn)生爐渣、灰分）。從垃圾這個(gè)流程我們就可以知道得到垃圾燃燒效果的影響因素。
影響因素：
1、發(fā)酵效果；
2、垃圾在爐膛的干燥效果；
3、垃圾在爐膛的燃燒效果。
控制好了這幾個(gè)因素，我們就可以做到盡最大的使垃圾燃燒充分。其中因素2、3與垃圾燃燒過(guò)程中的一次風(fēng)、二次風(fēng)配比與風(fēng)壓有關(guān)。我們一起看下吧。
垃圾發(fā)酵效果
垃圾在儲(chǔ)坑中發(fā)酵可以使垃圾的水分部分脫干使得垃圾進(jìn)爐膛燃燒時(shí)效果更佳，并且產(chǎn)生的可燃燒氣體還起到了助燃的效果。
垃圾焚燒發(fā)電廠一般情況下會(huì)把垃圾分區(qū)堆在垃圾儲(chǔ)坑中發(fā)酵5-7天再投入爐內(nèi)燃燒。經(jīng)過(guò)這個(gè)發(fā)酵期，垃圾揮發(fā)分大量析出，同時(shí)垃圾所含的水分會(huì)蒸發(fā)或者滲出。因而垃圾池最下層的垃圾會(huì)泡在滲瀝液中，導(dǎo)致水分太大不利于燃燒，最上層的垃圾由于會(huì)暴露在空氣中，導(dǎo)致發(fā)酵不完全也不利于燃燒。
這來(lái)就會(huì)得到的結(jié)論為垃圾池里發(fā)酵5-7天的中部垃圾最有利于燃燒。為了垃圾的充分燃燒可以要求垃圾吊操作員應(yīng)該將下部和上部的垃圾翻倒，使上部的垃圾進(jìn)一步的發(fā)酵，下部已經(jīng)發(fā)酵完全的垃圾得到干燥，將發(fā)酵完全的干燥的垃圾投入垃圾焚燒爐內(nèi)燃燒。
爐膛風(fēng)量配比
垃圾焚燒爐內(nèi)主要風(fēng)量來(lái)自一次風(fēng)機(jī)，二次風(fēng)機(jī)起輔助送風(fēng)的作用。垃圾焚燒爐在額定工況下的一次風(fēng)總量比二次風(fēng)總量要高。一次風(fēng)出口的風(fēng)壓要維持在一定值之上，以確保有足夠的風(fēng)壓穿透垃圾料層，燃燒區(qū)的一次風(fēng)擋板開(kāi)度為50%—60%，保證能提供足夠的氧量便于燃燒。
干燥區(qū)沒(méi)有明火燃燒，一次風(fēng)擋板開(kāi)度適當(dāng)減小，確保能使垃圾得到干燥即可，開(kāi)度一般為20%—30%；燃盡區(qū)既不燃燒也不需干燥，一次風(fēng)擋板開(kāi)度略開(kāi)一點(diǎn)就行，一般為5%—10%。若燃盡區(qū)有未燃盡的垃圾在燃燒，應(yīng)適當(dāng)加大這一區(qū)域的風(fēng)門擋板開(kāi)度，使其有足夠的氧氣燃盡垃圾。同時(shí)應(yīng)提高一、二次風(fēng)的溫度，以便維持爐內(nèi)溫度，提高熱效率。
調(diào)整過(guò)程中遇到垃圾的水分過(guò)大時(shí)應(yīng)該適當(dāng)提高一次風(fēng)的溫度，使得進(jìn)入爐膛的垃圾干燥效果得到進(jìn)一步提高；調(diào)整過(guò)程中遇到垃圾的厚度過(guò)大時(shí)應(yīng)該適當(dāng)提高一次風(fēng)的風(fēng)壓，保證一次風(fēng)可以穿透爐膛的垃圾，保證一次風(fēng)能起到干燥、助燃的效果。
爐排速度、給料速度
進(jìn)入爐膛內(nèi)的垃圾通過(guò)給料器均勻的鋪設(shè)在爐排上進(jìn)行燃燒。給料器的速度直接影響著焚燒爐的垃圾處理量，爐排的速度則決定著垃圾在爐排上的厚度，調(diào)節(jié)好二者的速度關(guān)系，才能使垃圾在焚燒爐均勻穩(wěn)定的燃燒。
燃燒調(diào)整過(guò)程中遇到垃圾的火床往主燃燒區(qū)逼近時(shí)，證明垃圾的燃燒效果好，爐膛中已經(jīng)缺失垃圾，需要補(bǔ)充垃圾，這時(shí)就應(yīng)該加大爐排速度、給料速度。
當(dāng)調(diào)整燃燒過(guò)程中發(fā)現(xiàn)垃圾明顯出現(xiàn)無(wú)法正常燃燒，且爐內(nèi)垃圾發(fā)黑或者發(fā)現(xiàn)燃盡區(qū)爐排有未燒透的垃圾時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減慢給料速度、爐排速度，保證爐膛中的垃圾能充分燃燒。
在調(diào)整此過(guò)程中要注意是否為垃圾水分、成分、厚度的改變引起的，然后針對(duì)具體原因來(lái)調(diào)整。水分改變?yōu)檎{(diào)整垃圾干燥程度（一次風(fēng)），稍微改變爐排速度、給料速度；成分改變則同時(shí)視情況調(diào)整一次風(fēng)、爐排速度、給料速度；爐膛內(nèi)鋪料厚度過(guò)厚或過(guò)薄時(shí)先調(diào)整爐排速度，進(jìn)而再調(diào)節(jié)一次風(fēng)。
綜合調(diào)整
垃圾焚燒爐在最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)由于垃圾的熱值在不斷的變化，爐內(nèi)的燃狀況也會(huì)隨時(shí)改變。焚燒爐內(nèi)的燃燒情況可通過(guò)爐膛火焰電視直觀觀測(cè)，但這種方式難以確定是何種原因引起的負(fù)荷波動(dòng)，無(wú)法對(duì)焚燒爐做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整。
負(fù)荷波動(dòng)對(duì)參數(shù)直接的影響是爐膛溫度的變化，其次是爐膛出口的氧氣和一氧化碳濃度的變化。在穩(wěn)定的燃燒工況下，爐膛出口的氧含量為維持在一個(gè)定值左右，比如7%，一氧化碳濃度也維持在一個(gè)定值左右，比如8mg/m³以下。如果這兩個(gè)參數(shù)的變化較大，說(shuō)明爐內(nèi)的燃燒效果不理想。根據(jù)氧量和一氧化碳濃度的變化，可做出如下調(diào)整：
（1）氧量增大，一氧化碳濃度正常；（2）氧量增大，一氧化碳濃度增大。
針對(duì)現(xiàn)象（1），最有可能的原因是總風(fēng)量過(guò)大，爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)高，導(dǎo)致氧量上升。這種現(xiàn)象短時(shí)間內(nèi)不會(huì)過(guò)大降低爐膛溫度。爐內(nèi)空氣過(guò)多會(huì)導(dǎo)致表層的垃圾迅速燃燒，而內(nèi)部的垃圾不能燃燒完全，若不及時(shí)處理，長(zhǎng)時(shí)間后一氧化碳濃度也會(huì)升高，最終導(dǎo)致焚燒爐負(fù)荷下降。此時(shí)最直接的調(diào)整方法是降低二次風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或者關(guān)小二次風(fēng)機(jī)入口擋板，若二次風(fēng)機(jī)已經(jīng)在最小負(fù)荷，可相應(yīng)的調(diào)整一次風(fēng)機(jī)，使噴入爐內(nèi)的總風(fēng)量減小。
針對(duì)現(xiàn)象（2），最有可能的是焚燒過(guò)程中出現(xiàn)最頻繁的，氧量增大表示有足夠的氧氣參與燃燒，一氧化碳濃度增大說(shuō)明爐內(nèi)的垃圾沒(méi)有及時(shí)燃燒，最有可能的原因的爐內(nèi)垃圾料層過(guò)厚或局部料層過(guò)后。料層過(guò)厚會(huì)使一次風(fēng)不能穿透垃圾，導(dǎo)致垃圾不能干燥完全，燃燒區(qū)表層的垃圾在燃燒，而覆蓋在底層的潮濕垃圾不能與爐內(nèi)足夠氧氣接觸參與燃燒，只能被不斷加熱，產(chǎn)生大量一氧化碳，一氧化碳又會(huì)和爐內(nèi)底部的氧氣反應(yīng)生成大量二氧化碳，最終導(dǎo)致表層的垃圾也不能很好的燃燒。
通過(guò)觀火孔可見(jiàn)爐內(nèi)火焰不高，并有大量白煙冒出，嚴(yán)重者可能導(dǎo)致?tīng)t膛熄火。此時(shí)應(yīng)該減小給料器的速度或停止給料器，增大一次風(fēng)量，提高一次風(fēng)壓，若不能維持爐膛溫度，可啟動(dòng)輔助燃燒器，通過(guò)火焰電視觀察爐內(nèi)的燃燒情況，可緩慢恢復(fù)到額定工況。
總的來(lái)說(shuō)垃圾焚燒爐在燃燒過(guò)程中要經(jīng)常觀測(cè)爐內(nèi)燃燒情況，最主要的是控制好爐內(nèi)料層厚度與一次風(fēng)量的配比關(guān)系，給料器的速度調(diào)整后一定要相應(yīng)的調(diào)整一次風(fēng)量。燃燒調(diào)整時(shí)，可根據(jù)氧氣和一氧化碳濃度的變化結(jié)合爐內(nèi)燃燒情況，分析出影響燃燒的原因，對(duì)爐排做出相對(duì)應(yīng)的調(diào)整。
原標(biāo)題:【鍋爐圈】二次風(fēng)調(diào)節(jié)對(duì)垃圾CFB鍋爐燃燒的影響
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