特大型机械炉排炉技术及其应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2019-09-10 17:48:44

 文章介绍了机械炉排式生活垃圾焚烧炉的技术特点,总结了特大型炉排炉的应用优势和技术风险,并就马丁SITY2000技术炉排炉在大炉型设计方面的特点进行了说明。文章指出,通过合理的解决方案,特大型炉排炉的成功应用是可以实现的,SITY2000技术炉排炉就是特大型炉排炉的较好选择。

21世纪以来,随着国民经济的飞速发展和城镇化进程的加快,人民生活水平日益提高,城市生活垃圾的产生量愈来愈大;垃圾填埋处理方式的弊端和产生的矛盾日益显露,填埋后产生的高浓度渗滤液和大量有害气体对环境污染非常严重,同时需要占用大量土地资源。

故焚烧处理将成为主要的垃圾处理方式,既能摆脱对大量土地资源的依赖,又能满足环境保护和资源利用的双重要求,也符合生活垃圾减量化、无害化和资源化的国家政策。现就生活垃圾焚烧炉的应用状况进行报道。

1、机械炉排炉

1.1生活垃圾焚烧炉的分类

以生活垃圾为燃料的焚烧炉按照其燃烧方式的不同主要分为层状燃烧的机械炉排式、沸腾燃烧的流化床式和回转燃烧的回转窑式3种。

1.2机械炉排炉的特点

机械炉排炉依靠炉排的机械运动实现垃圾的搅动与混合,促进垃圾完全燃烧。其主要特点:入炉垃圾不需要预处理;燃烧物料全部为生活垃圾,燃烧过程中不需要添加辅助燃料;燃烧过程稳定,燃烧完全;燃烧产生的飞灰量少,炉渣热酌减率低;技术成熟,设备年运行时间可达8000h以上,起停炉次数少,连续运行时间长。

1.3机械炉排炉在中国的应用

垃圾焚烧处理在中国的应用相对较晚,随着国民经济的飞速发展和城镇化进程的加快,城市生活垃圾的产生量愈来愈大,生活垃圾填埋处理产生的二次污染及造成的与有限土地资源的矛盾日益显露。20世纪90年代末,部分沿海大城市开始建设生活垃圾焚烧发电厂。

近年来,在国家产业政策的鼓励下,我国垃圾焚烧厂的数量和处理规模逐年增加,各大中城市都在陆续新上垃圾焚烧项目,“十二五”期间,我国的垃圾焚烧产业已进入发展的黄金期。相对于其他燃烧方式的焚烧炉,机械炉排炉的技术优势明显,已逐渐成为我国新建项目焚烧炉的主要选择。

2、特大型机械炉排炉

2.1基本概念

特大型焚烧炉一般是指额定处理能力在800t/d及以上的焚烧炉。流化床式和回转窑式焚烧炉由于其结构特点的限制,都无法实现大型化应用,所以特大型焚烧炉主要是指机械炉排炉。

2.2技术特点

特大型机械炉排炉的主要特点是单条生产线的处理能力较大,同样的建厂规模可相对减少生产线数量。这将降低项目的投资、运行和维护费用,具有明显的经济优势;同时,由于生产线数量的减少,必然减少项目的土地占用量,这对于节约土地资源也有非常重大的意义。所以,在目前市场竞争越来越激烈、土地资源越来越珍贵的情况下,特大型炉排炉的应用前景将非常广阔。

2.3技术应用

特大型机械炉排炉在技术上还存在一定的风险或限制。目前,世界上建成应用的项目相对较少,主要集中在几个发达国家。中国建成的只有北京高安屯垃圾焚烧厂,单条生产线日处理能力为800t,是目前亚洲单条生产线处理能力最大的电厂;中国深圳目前正在策划新建日处理能力达5000t的垃圾焚烧厂,单条生产线日处理能力将达到1000t左右。

随着特大型机械炉排炉技术的不断完善和提高,应用风险或技术瓶颈得以突破,技术优势更加明显,特大型炉排炉将逐渐得到推广和应用。世界上目前应用的部分特大型炉排炉项目见表1。

表1部分特大型炉排炉技术应用

 

2.4技术风险

(1)结构复杂,体积庞大

特大型炉排炉由于其处理能力的特殊要求,总宽度尺寸较大,导致进料装置、炉排、炉膛、除渣设备等宽度尺寸都很大,使得焚烧炉的结构较为复杂,体积庞大,负荷大,这给结构设计带来了较大的困难,特别是炉排驱动系统和炉膛炉拱的设计较复杂,既要满足功能的要求,又要防止热膨胀对结构稳定性的影响,结构设计不合理,焚烧炉装备的稳定运行就可能存在风险,必然增加设备运行中出现故障的可能性。

(2)技术风险大,稳定运行要求高特大型炉排炉结构尺寸大,很大程度上增加了设备的技术风险和稳定运行的难度。

焚烧炉进料及给料系统的宽度尺寸较大,垃圾出现架桥、滑料、堵料、堆料等给料不稳定的可能性增加,垃圾架桥将直接影响稳定给料,给料不稳定也将影响炉排上垃圾层厚度的均匀性,从而影响垃圾的稳定燃烧。

炉排给料不均匀,容易出现料层厚度不均匀,甚至出现断层等现象,这样就会影响垃圾的燃烧效果和炉排的处理能力,料层太厚可能出现燃烧不完全,太薄可能减少垃圾处理量。

由于炉膛的尺寸较大,料层厚度和燃烧空气分布可能出现不均匀现象,容易导致燃烧的温度场、流场分布不均匀,燃烧效果难以保证;大容量炉膛的烟气量必然也很大,实现灵活的燃烧控制较为困难,给后续的烟气处理带来较大的技术风险。

由于其稳定运行的风险高,有效燃烧控制难度大,运行中停炉的概率增大,生产的连续性和稳定性也存在一定风险。停炉次数增加,不仅将增加维护费用,减少经济收益,同时,停炉期间将出现大量垃圾不能被及时处理和占用较大存储空间的现象,对项目所在地区生活垃圾的及时收集和处理将产生一定的影响,还容易造成一定的社会问题。

3、马丁SITY2000技术炉排炉

3.1技术先进,应用广泛

德国马丁SITY2000技术焚烧炉是典型的逆推式机械炉排炉,是全世界最先进的垃圾焚烧技术装备之一,在全球有300余条生产线得到成功应用,该技术引进中国后,SITY2000技术炉排炉的优势明显,很快得到了推广应用,目前处理能力位居国内前列。

SITY2000技术炉排炉的活动炉排片与固定炉排片以行为单位交替布置,活动炉排片作往复的逆推运动,对垃圾产生持续有效的翻转和搅拌,加上特殊的烟气逆流式炉膛结构和合理的燃烧空气系统,垃圾实现稳定燃烧和完全燃烧,在对中国高水分、低热值“穷”垃圾的适应上有非常明显的技术优势。SITY2000技术炉排炉的技术先进,性能优越,结构合理,是采用模块化设计的系列化产品,在大炉型设计方面有较好的解决方案。图1为某型号的产品模型。

 

图1 SITY2000技术炉排炉模型

3.2模块化设计,系列化产品

SITY2000技术炉排炉的炉排以列为单位,每列炉排由相互交替布置的固定炉排片行和活动炉排片行组成,结构相同,相互独立。根据不同区域垃圾的特性和项目单条生产线处理能力的要求,炉排设置不同的长度(调整炉排片的行数)和列数,以满足产品实现垃圾稳定燃烧和完全燃烧。

中国垃圾水分重、热值低、季节变化大,所以SITY2000技术炉排炉在中国采用了较大炉排长度的设计,确保垃圾在炉排上的停留时间和充分燃烧。根据处理能力的不同,焚烧炉设置不同数量的炉排列数,对应炉排列数越多,炉排的总面积就越大,处理能力也就越大。

SITY2000技术炉排炉在模块化设计理念上充分考虑了产品的系列化问题,通过合理的组合形成稳定可靠的系列化产品。目前,SITY2000技术炉排炉已有200,300,350,400,500,550,600t/d等多种系列化产品得到应用。800t/d及以上的特大型产品也在多个项目得到应用,最大型号产品处理能力达到了1200t/d。

3.3大炉型解决方案合理

(1)驱动方案设计合理SITY2000技术炉排炉是由多个相对独立的炉排列组成,每列炉排设置前后两组独立的驱动,每组驱动通过连杆与布置在对应炉排列前段(给料平台下方)的摇臂装置(液压驱动)连接。每列炉排及其驱动装置的布置是相互独立的,多个炉排列构成的大炉型或特大炉型结构形式和驱动方案都是合理可靠的。

(2)热膨胀解决方案可靠SITY2000技术炉排炉是由多个独立的炉排列组成,每列炉排由多行交替布置的固定和活动炉排片组成,每行由多块相互间用螺栓紧固连接的炉排片组成,活动炉排片以行为单位做往复运动,每行炉排片两侧与隔墙间设置了合理的间隙,运行中该间隙能有效吸收炉排片的热膨胀,结构简单,运行可靠。

(3)炉排料层均匀性可控SITY2000技术炉排炉垃圾进料斗及溜槽宽度随着炉排宽度的增加而增大,在进料斗中采用垃圾抓斗多点供料,确保溜槽底部设置的多个给料小车(每列炉排设置2个给料小车)得到均匀的来料补给。每个给料小车和每列炉排的上下两段驱动都可以实现独立控制,运行中操作者可根据料层分布和燃烧情况等及时对给料小车或炉排的运行进行合理地调整控制,实现整个炉排面料层的均匀分布。

(4)实现垃圾稳定燃烧和炉膛温度均匀分布SITY2000技术炉排炉设计了合理的逆流式炉膛结构和燃烧空气系统(一、二次风系统),能有效提高垃圾在炉床上的干燥、燃烧和燃烬效率,确保垃圾实现稳定燃烧。同时,该炉膛结构和燃烧空气布置方案能使炉膛内持续维持理想的烟气湍流度和分布均匀的流场,确保炉膛温度的均匀分布,并使未燃烬的气体得到充分混合和实现彻底的二次燃烧。

4小结

通过合理的设计,特大型机械炉排炉的技术风险可得到有效控制和解决,马丁SITY2000技术炉排炉就是特大型机械炉排炉的较好选择。随着经济社会的发展和技术水平的提升,特大型机械炉排炉的应用将得到进一步推广。

 

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