運(yùn)嘉寧

（保利協(xié)鑫徐州再生能源發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，垃圾處理的問(wèn)題也日益突出。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》報(bào)道，我國(guó)600多座主要城市每年產(chǎn)生垃圾1.6億t，人均垃圾年產(chǎn)量440kg，且以每年超過(guò)10%的速度增長(zhǎng)，其中能夠進(jìn)行無(wú)害化處理的占66%，近1／3的垃圾只能進(jìn)行簡(jiǎn)單填埋。這些城市已堆放或填埋各類(lèi)垃圾80億t，垃圾堆存累計(jì)侵占土地5億m2，有2／3的城市被垃圾群包圍。治理城市垃圾不僅是我國(guó)也是世界各國(guó)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。

采取垃圾焚燒方法可使生活垃圾減容85%以上，而且燃燒后的爐渣也是可再次利用的資源，因此垃圾焚燒處理能最大限度地延長(zhǎng)現(xiàn)有垃圾填埋場(chǎng)的使用壽命。同時(shí)，由于人們生活水平的不斷提高，生活垃圾中的可燃物、易燃物的含量大幅增長(zhǎng)，提高了生活垃圾的熱值，為發(fā)展生活垃圾焚燒技術(shù)提供了先決條件。而且，通過(guò)垃圾焚燒處理，也節(jié)約了其他不可再生能源［1］，為國(guó)家和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

二噁英類(lèi)化合物的生成溫度為180～400℃，分解溫度在750℃，一般在800℃以上即可大量分解［2］?，F(xiàn)代的垃圾焚燒爐一般都可以保證煙氣溫度在850℃持續(xù)2s以上，這樣的高溫環(huán)境足以讓大多數(shù)二噁英分解，同時(shí)煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)一步處理，理論上能夠滿(mǎn)足國(guó)家要求的合格排放標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)東部地區(qū)垃圾的平均熱值大約在4200～5000 kJ／kg左右，進(jìn)入焚燒爐時(shí)的垃圾熱值還有不同程度的提高［3］。較高的熱值為鍋爐爐溫和蒸發(fā)量的穩(wěn)定打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，垃圾焚燒成本較高，但是在政府財(cái)政補(bǔ)貼的幫助下，垃圾焚燒處理還是有一定的利潤(rùn)空間的。而且在2011年3月23日，溫家寶總理主持召開(kāi)的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上，要求推廣廢舊商品回收利用、焚燒發(fā)電、生物處理等生活垃圾資源化利用方式［4］。所以有充足的理由認(rèn)為，垃圾焚燒行業(yè)會(huì)取得進(jìn)一步的發(fā)展。

2 垃圾焚燒鍋爐運(yùn)行技術(shù)

綜合國(guó)內(nèi)多家垃圾電廠運(yùn)行情況以及國(guó)外垃圾電廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，爐排式鍋爐所出現(xiàn)的運(yùn)行問(wèn)題集中體現(xiàn)在3個(gè)方面：第一是非計(jì)劃停爐次數(shù)較多；第二是連續(xù)運(yùn)行周期短；第三是爐溫不穩(wěn)定，波動(dòng)較大。

2.1 垃圾吊崗位原因

在垃圾焚燒發(fā)電廠，為了提高垃圾池的使用率，也為了更好地發(fā)酵垃圾，滿(mǎn)足鍋爐燃燒所需要的垃圾入爐量，必然要求垃圾吊車(chē)運(yùn)行人員具備較高的工作強(qiáng)度，同時(shí)垃圾吊車(chē)磨損速度比較快。一般而言，垃圾吊主要負(fù)責(zé)以下幾方面：將入廠垃圾抓放至發(fā)酵區(qū)合理堆放發(fā)酵并清理出不同發(fā)酵區(qū)之間的排水溝；翻松并混合不同發(fā)酵程度的垃圾，將之合理投入鍋爐；清理轉(zhuǎn)移垃圾池底部過(guò)于潮濕的垃圾至新垃圾發(fā)酵區(qū)［5］。

垃圾吊工作人員在高強(qiáng)度的工作條件下，極容易疲勞，如果垃圾吊設(shè)備質(zhì)量和安裝質(zhì)量較差，再加上由于垃圾池內(nèi)惡臭極重，檢修和運(yùn)行人員很少進(jìn)去巡檢，容易發(fā)生一些故障。比較典型的狀況包括：垃圾吊電纜掛斷破損、鋼絲繩掛斷破損、抓斗損壞、油缸漏油、行車(chē)軌道損壞、垃圾吊限位器故障、垃圾吊變頻器故障等狀況。這些狀況都將導(dǎo)致垃圾吊不能運(yùn)行，鍋爐無(wú)法投入垃圾，即使勉強(qiáng)能投，也不能保證所投垃圾是合理的垃圾。這直接導(dǎo)致了鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定，甚至不得不壓火停爐。

2.2 推料器故障

垃圾焚燒爐一般包括進(jìn)料斗、落料槽、推料器、爐排、爐排下灰斗和風(fēng)室。而推料器作為鍋爐運(yùn)行承前啟后的一環(huán)，作用顯得尤為重要。在運(yùn)行期間一旦發(fā)生故障則很難處理。因此，大多數(shù)垃圾焚燒發(fā)電（供熱）廠家都會(huì)在啟爐前對(duì)推料器做詳細(xì)檢查并做活動(dòng)實(shí)驗(yàn)。但是，所做的活動(dòng)實(shí)驗(yàn)是沒(méi)有垃圾負(fù)荷，沒(méi)有高溫膨脹的。

其典型故障主要包括活動(dòng)部件卡死、滾動(dòng)部件或軸承損壞、推料器不同步、限位器故障。造成這些故障的原因有推料器嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行、檢修不到位、設(shè)備有質(zhì)量缺陷、垃圾夾雜有過(guò)大過(guò)硬過(guò)重塊狀物、限位器脫落。

通過(guò)查閱歷史運(yùn)行日志，筆者發(fā)現(xiàn)很多臺(tái)垃圾焚燒爐曾在啟爐過(guò)程中因?yàn)橥屏掀鞴收隙坏貌唤K止啟爐。在正常運(yùn)行時(shí)，也會(huì)因?yàn)橥屏掀鞑粍?dòng)或行程故障導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)向爐排提供垃圾，造成鍋爐運(yùn)行的起伏波動(dòng)過(guò)大甚至不得不停爐。

2.3 爐排故障

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的爐排式焚燒爐有逆推式爐排焚燒爐、順推式爐排焚燒爐、水平雙向推動(dòng)式爐排焚燒爐、滾筒式機(jī)械爐排焚燒爐、組合式爐排焚燒爐、兩段式爐排焚燒爐、三驅(qū)動(dòng)逆推式爐排焚燒爐，等等。因篇幅有限，筆者只就SLC－400－4.0／400兩段式爐排焚燒爐進(jìn)行分析，該型鍋爐包括逆推爐排14級(jí)、順推爐排6級(jí)，爐排片的材料為耐熱鑄鋼，爐排傳動(dòng)采用的是液壓驅(qū)動(dòng)，其單列爐排結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 單列爐排實(shí)例

如圖1所示，該型爐排結(jié)構(gòu)是目前我國(guó)爐排爐應(yīng)用最為廣泛的爐排類(lèi)型之一，其故障情況具有很強(qiáng)的代表性。

爐排發(fā)生的典型故障包括爐排行程故障、爐排動(dòng)作卡澀、爐排風(fēng)孔結(jié)焦堵塞、爐排片翹起并偏移、推力機(jī)械系統(tǒng)故障。故障原因?yàn)檫\(yùn)行調(diào)整理念和方式錯(cuò)誤、嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷、檢修水平不足、設(shè)備老化以及質(zhì)量問(wèn)題。

爐排作為垃圾焚燒爐最為昂貴的部件之一，它的磨損和故障率在生產(chǎn)成本中占有重大比重，甚至有可能因此而大量占用生產(chǎn)管理部的檢修資金。而且，運(yùn)行中的爐排一旦發(fā)生機(jī)械故障，即使是靠近入孔門(mén)的順推爐排故障，也將帶來(lái)極大的額外工作量，甚至不得不因?yàn)闊o(wú)法繼續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致停爐。由于爐排的貴重程度，部分企業(yè)在停爐檢查的時(shí)候?qū)t排非常認(rèn)真地檢查，但對(duì)風(fēng)室內(nèi)的爐排工字梁等活動(dòng)部件以及風(fēng)孔的暢通檢查程度有所不足。

需要強(qiáng)調(diào)的是，目前爐排的故障多數(shù)都是由于停爐期間檢修水平不足，鍋爐運(yùn)行人員調(diào)整不合理、運(yùn)行理念錯(cuò)誤導(dǎo)致的。以爐排風(fēng)孔結(jié)焦堵塞故障為例，檢修人員在停爐期間務(wù)必要認(rèn)真清理，保證暢通。同時(shí)運(yùn)行人員要保證運(yùn)行期間一次風(fēng)壓合理，爐排溫度正常。圖2為爐排風(fēng)孔堵塞后高溫腐蝕的情況。

圖2 爐排高溫腐蝕實(shí)例

2.4 受熱面積灰嚴(yán)重

受熱面積灰是制約鍋爐運(yùn)行周期最嚴(yán)重的問(wèn)題之一，通常情況下垃圾焚燒爐運(yùn)行半個(gè)月左右的時(shí)候，在尾部煙道受熱面即可觀察到顯著的積灰現(xiàn)象。其顯著特征是蒸發(fā)器前煙氣溫度顯著升高，在省煤器后的排煙溫度基本不變的情況下，鍋爐負(fù)荷嚴(yán)重降低。

積灰的形成和性質(zhì)：正常的高溫?zé)Y(jié)灰，屬于粘結(jié)性積灰。在鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐排上的垃圾被下部風(fēng)室的一次風(fēng)通過(guò)風(fēng)孔和爐排間隙向上吹，大量的揮發(fā)分和細(xì)小顆粒被帶到了高溫?zé)煔庵?，為了保證煙氣中的揮發(fā)分能夠完全燒掉并增強(qiáng)煙氣擾動(dòng)，也為了保證煙氣在800℃持續(xù)2s以上，投用的二次風(fēng)使揮發(fā)分在第一燃燒室中上部再次燃燒，使煙氣溫度在受熱面前溫度一直比較高。所以說(shuō)積灰主要是在各種管道迎風(fēng)面形成，并沿著氣流方向大量生長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，積灰的程度主要受兩點(diǎn)影響：一是一次風(fēng)量，決定了煙氣流速、揮發(fā)分以及細(xì)小顆粒量；二是煙氣溫度，決定了煙氣中的灰分是否會(huì)達(dá)到熔點(diǎn)溫度，在受熱面上燒結(jié)，圖3為凝渣管的積灰圖片。

圖3 凝渣管積灰實(shí)例

積灰一般呈土黃色，表層相對(duì)疏松，有很多的間隙，底層比較堅(jiān)硬密實(shí)，具有很高的燒結(jié)強(qiáng)度。積灰整體呈梳狀，硬而脆，一旦形成后一般吹灰器很難清除［6］。這種積灰會(huì)引起管束阻力不斷地迅速增長(zhǎng)，從煙道蒸發(fā)器前后的負(fù)壓壓差的數(shù)值能夠很明顯地看出，甚至?xí)l(fā)現(xiàn)煙道幾乎完全堵塞，最終被迫停爐。

2.5 燃燒理念的影響

垃圾作為一種相對(duì)低熱值的燃料，其運(yùn)行理念主要體現(xiàn)在對(duì)不同類(lèi)型的垃圾采用不同的調(diào)整方式。垃圾焚燒爐所燒的生活垃圾主要以熱值來(lái)區(qū)分，細(xì)化起來(lái)有4大類(lèi)，分別是春、夏、秋、冬4類(lèi)垃圾。在每一類(lèi)里又有5種不同的細(xì)化方式，分別是發(fā)酵時(shí)間、堆放層面、含水量、含灰量，以及垃圾的可燃成分的比例。其中又有極端天氣造成入廠垃圾熱值波動(dòng)較大。所以統(tǒng)計(jì)起來(lái)，鍋爐運(yùn)行值班員要對(duì)至少20種垃圾采取不同的運(yùn)行調(diào)整方式。

例如在冬季燒垃圾時(shí)，典型特征是含灰量大、發(fā)酵環(huán)境溫度低、含水量較少。如果發(fā)酵時(shí)間不足，垃圾揮發(fā)分較少。部分鍋爐運(yùn)行值班員為了達(dá)到入爐能量的穩(wěn)定，會(huì)增加爐排燃燒垃圾的厚度，而為了保證一次風(fēng)能穿透垃圾，又需要加大一次風(fēng)量。但是由于垃圾含灰量大，所需要的一次風(fēng)量非常大。這樣的結(jié)果主要有3點(diǎn)危害：一是一次風(fēng)量變化特別大，需要不斷地調(diào)整風(fēng)室的風(fēng)門(mén)和爐排速度，不利于鍋爐值班員的調(diào)整，因?yàn)闋t排爐反應(yīng)的滯后性，任何調(diào)整都會(huì)在一段時(shí)間后表現(xiàn)得很明顯，爐溫和負(fù)荷非常難以有效掌握。二是較高的一次風(fēng)，會(huì)造成煙氣中的顆粒物非常多，造成受熱面積灰加快，同時(shí)增加煙氣凈化系統(tǒng)負(fù)荷，降低鍋爐運(yùn)行周期，提高煙氣凈化物料消耗。三是增加推料器和爐排的負(fù)荷，筆者曾見(jiàn)過(guò)推料器連接件10mm厚的槽鋼在運(yùn)行期間被硬生生撕裂，因此推料器和爐排過(guò)負(fù)荷后果十分嚴(yán)重。

垃圾焚燒的調(diào)整理念以穩(wěn)定運(yùn)行為主，從源頭把握好垃圾的質(zhì)量，及時(shí)清理垃圾池導(dǎo)排溝、保證發(fā)酵時(shí)間（一般而言發(fā)酵時(shí)間夏季不少于3d，冬季不少于7d），在鍋爐燃燒調(diào)整上以滿(mǎn)足環(huán)保指標(biāo)為前提，加強(qiáng)去現(xiàn)場(chǎng)看火，及時(shí)調(diào)整爐排速度和一次風(fēng)量，一切調(diào)整以勤調(diào)整、微調(diào)整為主，合理布料，根據(jù)料層的穿孔程度進(jìn)行一次合理風(fēng)量配比。

燃燒理念的科學(xué)正確與否對(duì)垃圾焚燒日常運(yùn)行的穩(wěn)定和效率非常重要，直接表現(xiàn)在爐溫和負(fù)荷的起伏波動(dòng)，一旦調(diào)整得不及時(shí)，甚至需要投用噴油燃燒器才能調(diào)整過(guò)來(lái)。另外，燃燒理念對(duì)環(huán)保指標(biāo)的影響可以說(shuō)是決定性的，二噁英的分解大部分還是靠高溫?zé)煔鈦?lái)進(jìn)行，環(huán)保是垃圾焚燒發(fā)電廠生存的根本，因此進(jìn)一步推廣科學(xué)燃燒理念至關(guān)重要。

2.6 其他相關(guān)輔助設(shè)備故障

影響垃圾焚燒爐的長(zhǎng)期運(yùn)行的重要輔助設(shè)備主要包括一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、冷渣機(jī)、冷渣機(jī)出渣的振動(dòng)輸送機(jī)、煙氣處理系統(tǒng)。這些設(shè)備沒(méi)有備用設(shè)備，其故障率對(duì)鍋爐正常穩(wěn)定的運(yùn)行是致命性的。運(yùn)行值班員和檢修人員要對(duì)這些重要設(shè)備勤于巡檢、認(rèn)真巡檢，嚴(yán)密注意潤(rùn)滑油位、電機(jī)和軸承等溫度。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的垃圾大多數(shù)都沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類(lèi)，由于成分復(fù)雜，導(dǎo)致處理成本一直居高不下。目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在努力推廣燃燒分類(lèi)垃圾。分類(lèi)過(guò)的垃圾在處理上能有更好的針對(duì)性。目前我國(guó)已經(jīng)在部分城市開(kāi)始試點(diǎn)垃圾分類(lèi)處理，相信在不久的將來(lái)，我國(guó)的分類(lèi)垃圾焚燒行業(yè)會(huì)普及到各大城市，為社會(huì)和自然的和諧相處做出巨大貢獻(xiàn)。

［1］李建政.環(huán)境毒理學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［2］張 益，趙由才.生活垃圾焚燒技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

［3］白良成.生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］付 龍，袁 悅.溫家寶主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議［N］.人民日?qǐng)?bào)，2011－03－24.

［5］保利協(xié)鑫徐州再生能源發(fā)電有限公司.鍋爐設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)［R］.徐州：保利協(xié)鑫徐州再生能源發(fā)電有限公司，2011.

［6］孫 巍，馬增益，嚴(yán)建華，等.垃圾焚燒爐尾部受熱面積灰及其抑制方法分析［J］.能源工程，2006（1）：27～29.