垃圾焚烧锅炉的春天来了,没点运行经验怎么行?

垃圾焚烧锅炉的春天来了,没点运行经验怎么行?

对于垃圾焚烧发电厂的锅炉运行人员来说,维持锅炉设备的正常持续运行在日常的操作中占据着一个不可比拟的位置。一般来说,锅炉运行包括5个方面日常监视与调整操作;事故处理;启动与停止;优化运行方式与技术改进。在锅炉正常运行的时候,日常运行的监视与调整操作占主要部分,运行人员的绝大部分时间都是围绕这一工作内容。

在锅炉日常运行的监视和调整操作方面来说“稳定”是关键,压力,温度,水位,负压,输灰等等参数,保持稳定工况是安全经济运行的重要保障。

简单来说,稳定工况主要通过“平衡”的手段来取得的,例如汽机负荷与炉内燃烧工况取得平衡,则压力稳定;给水量与蒸发量(产气量)取得平衡,则水位稳定;引风量与送风量相平衡,则负压稳定。

而根据锅炉运行调节的目的,采取必要的调节手段,是每一个运行人员应掌握的知识。

一、日常调节的关键——“汽压” 

在锅炉各主要参数中,保持主汽压力稳定是其中关键,只有汽压稳定了,其余参数才能稳定下来。汽压不稳,汽温,水位都会随之变化,所以调节时首先要从压力着手。

汽压分为外扰和内扰,对于小电厂而言,外扰即外界负荷一般变化不大,因此汽压的变化都是由内扰即炉内工况改变引起的,故保持炉内燃烧工况的稳定是汽压稳定的前提。

如果燃烧工况发生改变,比如配风比,垃圾发热量等因素改变,压力就会发生变化,要求我们进行调节,从而在炉内工况变化的过渡状态进入稳定燃烧状态。 

二、关注氧量变化

氧量是监视炉内过量空气系数的一个指标,它与炉内燃烧工况的变化息息相关,如果在外界负荷,燃烧方式,引送风量,漏风量等参数不变的情况下,氧量就与炉内燃料的放热量相对应。

一般来说,稳定工况下,炉内的放热量与送风量相匹配,氧量保持基本不变,主汽压力也相应稳定在某一数值。氧量增大,说明炉内放热量小于送风量,这时压力就会下降,就要求加大垃圾焚烧量,维持压力。

而因为汽包的蓄热能力和燃烧设备的惯性,主汽压力的变化速度慢于氧量的变化速度,因此,关注氧量变化就可以提前判断压力的变化方向,从而对压力的调节起到超前调节的效果,这是调节压力稳定运行的一个主要依据。当然氧量变化也不能完全说明是燃料放热量引起,在一些引起燃烧工况变化的操作或事件发生时,也会引起氧量变化。

如吹灰打焦等,但也可以根据其变化来判断操作的正确或分析事件的原因。总之,关注氧量变化除了可以控制燃烧的经济性,也是保持各参数稳定的一个重要手段。

而在事故处理及燃烧不稳定的时候,氧量变化更为明显,特别是氧量突然之间大幅上升,很可能是炉内燃烧极微弱,这往往是即将发生大量出生料的情况,出现这种情况,应立即减缓炉排速度,并加强燃烧,不能犹豫延迟。 

三、注意“提前调节”和“过度调节”相结合

对于蒸汽母管制系统,由于设备较复杂,燃烧系统和蒸汽系统惯性大,因此在参数变化时迟滞较大,但变化的趋势保持较长,所以在调节时应注意“提前调节”和“过度调节”相结合,特别是对于汽压来说,如果压力开始下降,就要求在下降初期开始增加燃料量,延缓其下降幅度,这就是“提前调节”,而如果压力已经降低一段时间,就要过多增加燃料量,使压力回升,即“过度调节”。

同时对于母管制系统,压力变化时不能盲目调节,应分析其变化的具体原因,尽量针对性调节,这样才能更好更快恢复稳定。 

四、注意“粗调”与“细调”相结合

在运行参数变化幅度较大的情况下,应采用“快速调节”和“过度调节”的方式,使参数能尽快改变其变化趋势,即“粗调”。特别是在事故处理下,对水位的调节,尤应注意。

事故情况下,如“甩负荷”“锅炉灭火”等,这时的水位变化幅度非常大,而且由于“虚假水位”的影响,变化速度也很快,要求运行人员反应迅速,及时调节。

同时如果是母管制供水系统,几台炉相互影响,再加上平时给水压力较低,在事故情况下,几台炉水位同时变化,“抢水”现象严重,因此在“粗调”时更应相互协调,互通有无。

避免人为调整不当造成事故扩大。例如“汽机甩负荷”而锅炉因为水位调节不当造成灭火;“锅炉灭火”时因为水位调节不当造成满水。“粗调”之后,在参数趋于稳定时再采用“细调”“精调”的方式控制参数缓慢稳定下来。

对于汽压的调节来说,“过度调节”是以增加热损失为代价的调节方式特别是在给料速度大幅上下不波动,氧量随之波动,造成炉内燃烧工况也为之改变,这时部分燃料未完全燃烧损失大幅增加,对机组热效率影响很大。

因此尽量避免这种运行方式,在采用“燃烧自动”时应对给料速度的波动幅度加以监视,发现其波动幅度过大,应解除自动运行,手动加以干预,采用人工“细调”,以提高机组热效率。 

五、抓住调节的目的与关键,避免因小失大 

日常正常运行中,调节的目的与关键是保持参数稳定,尽量提高机组经济性,要求我们精心操作,细心调整,耐心监视。而在机组异常运行时,则应根据需要采取不同运行方式进行调整。

例如挥发份较高时,水份高时等等,这时就要求调节以安全运行为目的,就要采取相应的运行方式保证机组安全运行。特别是在事故处理的时候,以不扩大事故,尽快恢复为目的,要求运行人员心中有数,抓住调节关键,避免调节时机失误,造成事故扩大。

比如在“汽机甩负荷”时,锅炉水位调节就是关键,反应不及时就会出现水位事故;而在“锅炉灭火”时,检查MFT动作正常、火焰检测器灭火告警正确与否是关键,如果灭火后未排净可燃气体进行点火,可能造成造成“爆燃”,或者未及时关闭减温水造成汽机水冲击,就使得事故扩大,损失严重。

六、判断与分析参数变化原因,避免盲目调节

任何参数的变化都有其内在原因,要求我们在发现其变化时及时判断与认真分析,找出根源,对症下药,针对性调节,避免盲目调节,反复调节。

很多运行监视参数都是相互关联,相互影响,例如温度变化,不能仅仅依靠减温水调节,应综合其他参数分析温度变化的原因,而采取不同的处理方式,这样可以避免造成温度反复波动。

要对各个参数变化的影响因素心中有数,对所监视的参数有一定的敏感性,及时找到根源,采取正确的应变措施。

一般情况下,垃圾成分发生改变时,运行参数是缓慢变化的,如果运行参数突然变化很大,说明燃烧工况有很大变化,十有八九是事故发生,应及时检查,及时分析,及时处理。 

七、注意理论与实践的差异 

平时注意观察总结,以实践验证理论。炉内燃烧工况是一个非常复杂的集体,影响因素很多,而分析起来非常困难,即使两台炉设计相同,运行方式相同,但运行的实际情况也不一样,因此日常运行中注意总结,以理论为指导,而以实际效果为目标,进行调节,尽量提高机组的安全经济性。

垃圾必须通过相关的控制和操作后,垃圾进入焚烧炉,;一.生活垃圾的性质;生活垃圾的热值、组成成分及外形尺寸是影响生活垃圾;进厂生活垃圾并不是直接送入垃圾焚烧炉,而是必须经;停留时间有两方面的含义:一是生活垃圾在焚烧炉内的;垃圾种类的不同,在炉内的停留时间也不一致;停留时间一般应在80~100秒之间比较合适;由于焚烧垃圾通过相关的控制和操作后,垃圾进入焚烧炉,必须经过干燥、燃烧和燃烬三个阶段,其中的有机物在高温下完全燃烧,生成二氧化碳气体,释放热量。但是,在实际的燃烧过程中,由于焚烧炉内的燃烧条件不可能达到理想效果,致使燃烧不完全。严重的情况下将会产生大量的黑烟,并且从焚烧炉排出的炉渣中还含有有机可燃物。生活垃圾焚烧的影响因素包括:生活垃圾的性质、停留时间、温度、湍流度、空气过量系数及其他因素。其中,停留时间、温度及湍流度称为“3T”要素,是反映焚烧炉运行性能的主要指标。针对垃圾的性质、停留时间、温度、湍流度和过量空气系数进行分析,并用于指导垃圾焚烧炉运行管理和操作。

一.生活垃圾的性质

生活垃圾的热值、组成成分及外形尺寸是影响生活垃圾焚烧的主要因素。热值越高,燃烧过程越易进行,焚烧效果也就越好。生活垃圾组成成分的尺寸越小,单位质量或体积生活垃圾效果越好,燃烧越完全;反之,传质及传热效果较差,易发生不完全燃烧。进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间,通过自然压缩及部分发酵作用,以提高进炉垃圾的热值,改善垃圾的焚烧效果,同时亦是垃圾焚烧好坏的关键所在。

进厂生活垃圾并不是直接送入垃圾焚烧炉,而是必须经过贮存这一道工序。设置垃圾贮坑,一是贮存进厂垃圾,起到对垃圾数量的调节作用;二是对垃圾进行搅拌、混合、脱水等处理,起到对垃圾性质的调节作用。另外,进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间,通过自然压缩及部分发酵作用 ,可以减低垃圾的含水量,以提高进炉垃圾的热值,改善垃圾的焚烧效果。生活垃圾在贮坑内停留时间为3~5天较为合适,气温低和湿度大的可以适当延长停留时间。 

二.停留时间

停留时间有两方面的含义:一是生活垃圾在焚烧炉内的停留时间,它是指生活垃圾从进炉开始到焚烧结束,炉渣从炉中排出所需的时间;二是生活垃圾焚烧烟气在炉中的停留时间,它是指生活垃圾焚烧产生的烟气从生活垃圾中逸出到排出二燃室所需的时间。

实际操作过程中,生活垃圾在炉中的停留时间必须大于理论上干燥、热分解及燃烧所需的总时间。同时,焚烧烟气在炉中的停留时间应保证烟气中气态可燃物达到完全燃烧。当其他条件保持不变时,停留时间越长,焚烧效果越好,但停留时间过长会使焚烧炉的处理量减少,停留时间过短会引起垃圾燃烧不完全。所以,停留时间的长短应由具体情况来定。合理调整垃圾在炉内的停留时间垃圾种类的不同,在炉内的停留时间也不一致。司炉必须根据垃圾的干燥程度、种类和焚烧效果,合理调整停留时间才能让垃圾稳定燃烧和彻底焚烧。

垃圾进入锅炉后首先利用炉膛热量在第一级炉排上干燥,然后在第二、三级炉排上焚烧,最后在四级炉排上燃尽。各级炉排的停留时间太长影响垃圾处理量,太短又影响垃圾焚烧效果。经过笔者一年多生产经验的总结,得出结果:为了让垃圾在炉内得到充分干燥,垃圾在第一级炉排上的停留时间应在100~110秒之间比较合适,为了让垃圾在炉内充分焚烧,第二、三级炉排停留时间一般应在80~100秒之间比较合适,为使垃圾完全烧透,第四级炉排的停留时间应在180~200秒之间比较合适。另外,随着季节的变化、垃圾含水量、干燥程度、种类的不同,炉排的往复动作停留时间必须进行调整,通常在雨季和气温较低时,炉排停留的时间需适当增加。总之,合理调整垃圾在炉内的停留时间才能使垃圾稳定燃烧。            

 三.温度

由于焚烧炉的体积较大,炉内的温度分布是不均匀的,即炉内不同部位的温度不同。这里所说的焚烧温度是指一燃室(燃烧区)垃圾焚烧所能达到的最高温度,一般来说位于燃烧段垃圾层上方并靠近燃烧火焰的区域内的温度最高,可达850~1100℃。生活垃圾的热值越高,可达到的焚烧温度越高,则越有利于生活垃圾的焚烧。同时,温度与停留时间是一对相关因子,在较高的温度下适当缩短停留时间,亦可维持较好的焚烧效果。

保持炉膛温度稳定和尽可能提高一次风的风温

垃圾焚烧所需的一次风是经过蒸汽空气加热器和烟气空气加热器后才进入锅炉的。因为一次风的温度越高,垃圾干燥越快,燃烧就越好,因此,要保持一次风的温度稳定。另外,炉膛温度和一次风的温度是互相影响的,炉膛温度越高,垃圾焚烧效果越好,一次温度也就越高。只有炉膛温度稳定,才能保证垃圾稳定燃烧和锅炉稳定运行,产生稳定的蒸汽和烟气,保证空气预热器正常工作,从而保证一次风的温度稳定,当炉膛温度较低时要及时投油助燃,保证炉膛温度稳定,才能建立良性循环,保证垃圾稳定燃烧。

 四.湍流度

湍流度是表征生活垃圾和空气混合程度的指标。湍流度越大,生活垃圾和空气的混合程度越好,有机可燃物能及时充分获取燃烧所需的氧气,燃烧反应越完全。湍流度受多种因素影响。当焚烧一定时,加大空气供给量,可提高湍流度,改善传质与传热效果,有利于焚烧。

 五.过量空气系数

按照可燃成分和化学计量方程,与燃烧单位质量垃圾所需氧气量相当的空气量称为理论空气量。为了保证垃圾燃烧完全,通常要供给比理论空气量所需的更多的空气量,即实际空气量,实际空气量与理论空气量之比值为过量空气系数,亦称过量空气率或空气比。过量空气系数对垃圾燃烧状况影响很大,供给适当的过量空气是有机物完全燃烧的必要条件。增大过量空气系数,不但可以提供过量的氧气,而且可以增加炉内的湍流度,有利于焚烧。但过大的过量空气系数可能使炉内的温度降低,给焚烧带来副作用,而且还会增加输送空气及预热所需的能量。实际空气量过低将使垃圾燃烧不完全,继而给焚烧带来一系列的不良后果。

六、合理配风,选择合适的过量空气系数

我厂垃圾焚烧炉焚烧时所需空气由一次风和二次风供给,一次风布置在炉排下方的同一侧,共由八个电动风门控制,二次风布置在炉膛、正上方的前、后拱水冷壁上,共有十二个喷嘴,分别由四个电动风门控制。通过空气动力场试验和总结前阶段的焚烧经验,一次风和二次风的比例应为6∶4比较合适,这样才能保证垃圾焚烧效果和烟气中可燃物充分燃烧分解,同时一次风配风应满足中间大两头小的原则,既是中间风门的开度应该调大,两头风门的开度应该调小,因为二、三级炉炉排是主燃区,四级炉排是燃尽区,这样才能满足垃圾炉炉膛内燃烧所需的空气。另外,还可以根据锅炉水平烟道烟气含氧量来进行合理配风,一般水平烟道中烟气含氧量应控制在10~12%之间比较合适,故只有合理配风才能保证垃圾稳定燃烧。保持稳定的炉膛负压垃圾焚烧炉炉膛负压应控制在-20~-50Pa之间。若炉膛负压太小,炉膛容易向外喷尘,既影响环境卫生,又可能危及设备和操作人员的安全;且负压太小,炉膛漏风量增大,增大了引风机电耗和烟气热量损失。因此,稳定炉膛负压对保证锅炉稳定燃烧有着十分重要的意义。

七.合理调整喂料器的停留时间和选择合适的行程

垃圾进入锅炉是通过喂料器往返运动来实现的,故喂料器的运动时间和方式,直接影响进炉的垃圾量,选择合适的喂料器停留时间才能保证均匀地给料。根据经验,喂料器的停留时间为400s左右比较合适。但是应根据不同类型的垃圾进行调整,灵活选择合适的行程也非常重要,若行程太大,一次进入炉膛的垃圾过多,造成炉温波动大,影响焚烧效果;若行程过小,则造成供料不上或缺料。根据经验,喂料器的行程为500mm左右比较合适。

 八. 合理调整料层的厚度

不同的垃圾在炉内的厚度也不一致,司炉必须根据垃圾在炉内的焚烧效果,合理调整料层厚度才能使垃圾稳定燃烧。厚度太大,可能导致不完全燃烧和不稳定燃烧,厚度太薄又会减少焚烧炉的处理量。笔者认为第一级炉排料层厚度在0.8~1米之间比较合适,第二、三级炉排料层厚度在0.6~0.8米之间比较合适,第四级,炉排料层厚度在0.2~0.4米之间比较合适。但是不同结构炉排垃圾料层厚度也是不一样的,这要根据不同类型炉排而确定。

九.结论

1.垃圾的焚烧发电可使垃圾的处理达到无害化、减容化、资源化的目的,国内应积极推广,以改变目前单一的垃圾填埋处理方式,实现生活垃圾处理的可持续发展。

2.对国内低热值、水分高、成分复杂且没有经过分捡生活垃圾的焚烧,政府部门应采取相应鼓励的措施,确保生活垃圾焚烧发电行业的健康发展。

3.垃圾焚烧技术在我国应用刚刚开始,在垃圾焚烧技术的推广上,应充分利用国外先进技术及国内已有技术,做到技术先进、投资合理。

综上所述,在生活垃圾的焚烧过程中,应在可能的条件下合理控制相关的各种影响因素,使其综合效应向着有利于生活垃圾完全燃烧的方向发展。但同时应该认识到,这些影响因素不是孤立的,它们之间存在着相互依赖、相互制约的关系,某种因素产生的正效应可能会导致另一种因素的负效应,所以应从综合效应来看待问题。

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生物质能产业促进会

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原文始发于微信公众号( 生物质能产业促进会 ):垃圾焚烧锅炉的春天来了,没点运行经验怎么行?

七月 17, 2019

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