浅谈生活垃圾焚烧及余热锅炉的设计

浅谈生活垃圾焚烧及余热锅炉的设计浅谈生活垃圾焚烧及余热锅炉的设计1前言前言随着城市经济建设的持续发展和市民生活水平的不断提高,城市生活垃圾源源不断地大量产生,对垃圾的处理不当,可能会造成严重的大气污染、水污染和土壤污染,并将占用大量的土地。生活垃圾已成为一个污染环境、影响人们生活和经济发展的社会问题。如何经济、有效地进行垃圾处理,是广大环保工作者和环保行业亟待解决的问题。我国各地城市生活垃圾主要采取卫生填埋、焚烧和堆肥三种处理方法。垃圾焚烧方法与其他方法比较,能更好地达到垃圾处理减量化、资源化和无害化的治理目标。垃圾焚烧处理具有以下显著的优点:(1)工艺简单、运行可靠,余热锅炉、蒸汽动力循环、热电联产等集成技术成熟可靠;(2)处理垃圾速度快,处理量大;(3)垃圾焚烧后减容量大,减容率为70%～90%,灰渣可制砖或铺路,还能从中回收少量的金属,可有效遏制垃圾堆存量的迅速增长;(4)在高温焚烧过程中,垃圾携带的大量病原体被灭除,具有改善城市卫生环境的积极意义;(5)实现垃圾中化学能向高品位电能转换,变废为宝,具有可观的经济效益。因此,垃圾焚烧处理在国外获得了广泛的应用。2我国城市垃圾的特点我国城市垃圾的特点随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起,我国已经步入城市生活垃圾高产国的行列。据统计,1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t,其中上海全市垃圾产量为270万t(每天约7500t),居全国首位。1995年全国城市垃圾的总产量已达1亿t。根据对418个大、中城市的调查统计,我国城市的垃圾产量以每年10%的速度递增,预计到2010年垃圾年产量将达约2亿t。目前全国垃圾的历年堆存量已达60多亿t,侵占土地面积多达5亿m2(合75万亩)。全国600多座城市中,有200多座已为垃圾山所包围。上海市区1260km2范围内有50m2以上的垃圾堆近2000个,占地面积约7900亩。垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。据各城市生活垃圾的分析统计资料,目前我国部分城市生活垃圾的现状如下:垃圾平均含水率:50%～55%;垃圾平均容重:0124～014t/m3;收到基垃圾平均低位发热值:3174～4187kJ/kg(750～1000kcal/kg)。一般认为,当垃圾的发热值大于3349kJ/kg时,可直接燃烧。我国大城市,尤其是东部地区经济相对发达一些城市的垃圾可燃质含量和热值已基本达到可直接燃烧的水平,具备建设焚烧垃圾发电站的基本条件。3生活垃圾焚烧余热锅炉的开发、设计生活垃圾焚烧余热锅炉的开发、设计重庆某公司在重庆市建设一座垃圾焚烧处理厂,该项目日处理垃圾量1200t。该公司委托笔者所在公司采用引进德国马丁公司的垃圾焚烧技术为其开发设计垃圾焚烧及余热锅炉。3.1设计参数垃圾处理量:600t/d;焚烧锅炉台数:2台;额定蒸发量:58139t/h;额定蒸汽出口压力:40MPa;额定蒸汽出口温度:400℃;锅炉设计压力:419MPa;锅炉给水温度:140℃。3.2总体说明焚烧炉采用德国马丁(MARTIN)公司———原法国阿尔斯通公司(ALSTOM)的逆推式炉排焚烧技术,日处理垃圾量最大可达1260t,每天24h连续运行,年运行时间不低于8000h。配两台12MW纯凝汽轮发电机组,日发电量30余万kWh。锅炉为顶支吊结构。锅炉给水通过给水操纵台进入省煤器,从省煤器出来后进入锅筒。为保证在任何工况下省煤器进口处管壁温度不低于露点温度,以避免低温腐蚀。在锅筒内装设有给水加热器。锅筒中的水通过布置在烟道外的不受热的下降管分配至水冷壁的下集箱。接下来,水进入水冷壁吸收从燃烧烟气中释放的热量,在水冷壁中,水被加热形成汽水混合物。然后,汽水混合物汇集到锅炉上部的集箱后再引入锅筒,在其中进行汽水分离。鳍片式全膜式壁结构使得水冷壁的外包覆在它的服务期限内不需要任何的维护。3.3垂直水冷壁(第一、第二和第三烟道)如上所述,焚烧炉膛上部布置三个膜式壁烟道,第一、第三烟道烟气向上流动,第二烟道烟气向下流动。膜式壁由管子和鳍片焊接而成,四周的膜式壁从上到下组成一个密封的烟室。水冷壁管的两端与不同的供给集箱和汇集集箱相接。第一烟道的后墙也是第二烟道的前墙,同样,第二烟道的后墙也是第三烟道的前墙。在它们的上部或下部留有一个由拉稀管形成的烟窗。在空烟道下面的灰斗有耐火内衬。3.4对流受热面蒸发管束:第一级蒸发管束布置在第三烟道的进口,由碳钢管束组成,上下带有集箱并与侧面集箱相接,由于它位于高温过热器之前,可以起到保护高温过热器的作用。第二级蒸发管束布置在第三烟道的出口,一方面可以弥补蒸发受热面的不足,另一方面可以防止省煤器沸腾。高温过热器:高温过热器位于第一级蒸发管束后,由一片片低合金管屏组成,管屏与进口、出口集箱相连。低温过热器:低温过热器位于高温