1、引言
    保護(hù)環(huán)境是我國的一項(xiàng)基本國策。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾排放量與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì)2000年我國城市生活垃圾量已達(dá)到1.5億t左右，并以年增長率
0%的速度遞增。
    目前世界各國城市垃圾的處理方式主要有填埋、堆肥和焚燒三種。由于采用垃圾焚燒技術(shù)既可達(dá)到減容、減量、減少垃圾運(yùn)輸和無害化的目的，又能有效利用垃圾焚燒產(chǎn)生的熱能，因而被廣泛關(guān)注。垃圾焚燒爐技術(shù)主要有四大類，即：流化床焚燒爐技術(shù)、爐排型焚燒爐技術(shù)、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐技術(shù)、熱解氣化焚燒爐技術(shù)等。
    流化床燃燒技術(shù)是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)，采用循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行垃圾焚燒處理，是一種綜合性能優(yōu)越的燃燒方式，尤其適合我國成分復(fù)雜、熱值偏低的垃圾。幾年來，南通萬達(dá)鍋爐股份有限公司與浙江大學(xué)熱能工程研究所在已有流化床垃圾焚燒爐成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分利用浙江大學(xué)熱能工程研究所在異重流化床燃燒技術(shù)領(lǐng)域取得的專利成果，先后聯(lián)合研制開發(fā)了日處理垃圾量150～500t的垃圾焚燒爐系列產(chǎn)品，其中為浙江義烏雙峰環(huán)保熱電有限公司設(shè)計(jì)制造的400t/d循環(huán)流化床鍋爐于2005年3月成功投入運(yùn)行，2006年8月通過江蘇省技術(shù)成果鑒定。下面對此鍋爐作簡要介紹。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、鍋爐基本特性
    400t/d垃圾焚燒鍋爐為單鍋筒、自然循環(huán)、全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，垃圾和煤混燒、高溫分離的異重流化床鍋爐，適用于半露天布置。結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。
  (1)設(shè)計(jì)規(guī)范。
  鍋爐額定蒸發(fā)量65t/h，設(shè)計(jì)處理垃圾量400t/d，額定蒸汽壓力3.82MPa，額定蒸汽溫度450℃，給水溫度150℃，冷空氣溫度20℃，一次風(fēng)出口溫度173℃，二次風(fēng)出口溫度185℃，排煙溫度170℃。
    (2)設(shè)計(jì)燃料：垃圾(80%)十煙煤(20%)。
    垃圾顆粒度：小于150mm，不可燃硬物小于30mm。
  煤顆粒度：0～13mm，大于10mm顆粒不超過8%。
  混合燃料的元素分析與發(fā)熱值見表1。
  (3)鍋爐本體基本尺寸。
  鍋筒中心標(biāo)高30 700mm，鍋爐左右柱中心寬度7 500mm，鍋爐前后柱中心深度15100mm，鍋爐主汽集箱標(biāo)高33100mm。
3、鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)
3.1鍋爐燃燒系統(tǒng)
    鍋爐采用異重流化床燃燒方式和高溫分離循環(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。
    (1)爐膛由膜式水冷壁組成。下部是一個(gè)下小上大的倒錐形流化燃燒段，亦稱為密相區(qū)。底部為水冷布風(fēng)板，布風(fēng)板上布置有風(fēng)帽，布風(fēng)板下為一次風(fēng)室。預(yù)熱后的一次風(fēng)經(jīng)風(fēng)帽小孔進(jìn)入密相區(qū)使燃料開始燃燒，并將物料吹離布風(fēng)板。二次風(fēng)由床層上方的二次風(fēng)口送入爐膛，可根據(jù)燃料的變化及實(shí)際運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的比例來控制燃燒。這樣，既能達(dá)到完全燃燒的目的，又可以控制S02和NOx的生成量。
    另外，從一次風(fēng)引出幾支風(fēng)管（如播垃圾風(fēng)管、播煤風(fēng)管、播灰風(fēng)管等）從前后墻進(jìn)入密相區(qū)，以便垃圾、煤和返料灰均勻播散到床料中去，同時(shí)加強(qiáng)了密相區(qū)下部的擾動(dòng)。
    爐膛上部為稀相區(qū)，由于斷面擴(kuò)大，同時(shí)煙氣經(jīng)懸浮段碰撞爐頂防磨層，部分粗物料返回密相區(qū)，煙氣攜帶較細(xì)物料離開爐膛進(jìn)入高溫旋風(fēng)分離器。
    (2)采用高溫上出氣旋風(fēng)分離器作為高溫循環(huán)物料的氣固分離裝置。分離器具有97%以上的分離效率，將煙氣中的顆粒分離出來保證煙氣的排放濃度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫物料的循環(huán)，延長燃料顆粒在高溫條件下的爐內(nèi)停留時(shí)間，提高鍋爐的燃燒效率；同時(shí)可以使?fàn)t膛上部空間具有較高的物料濃度，使?fàn)t膛整體溫度均勻。
    兩個(gè)高溫旋風(fēng)分離器并列布置在爐膛出口，將細(xì)物料進(jìn)一步分離和收集起來，通過Loopseal型返料器返回到爐膛密相區(qū)中，繼續(xù)循環(huán)燃燒。
    (3)返料器采用Loop.seal結(jié)構(gòu)。分離器底部料腿起到回路密封作用，下部構(gòu)成一個(gè)小型流化床，由一次風(fēng)機(jī)提供風(fēng)源（高壓風(fēng)），返料器裝有溫度測點(diǎn)，運(yùn)行時(shí)用來監(jiān)視循環(huán)情況。在立管上裝有膨脹節(jié)，返料器內(nèi)裝有排渣口。
3.2鍋爐受熱面
    鍋爐對流受熱面全部布置在尾部豎井中，沿?zé)煔饬鞒谭较蚍謩e布置有低溫過熱器、高溫過熱器、對流蒸發(fā)管束、省煤器、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器、一次風(fēng)空氣預(yù)熱器。高、低溫過熱器之間布置有噴水減溫器，減溫水為鍋爐給水。
    (1)爐膛采用全膜式壁結(jié)構(gòu)，上部為長方體形，下部為下小上大斗形，整個(gè)水冷壁通過集箱懸吊于鋼架的頂板上，以利于水冷壁向下膨脹。在爐膛底部布置水冷布風(fēng)板，布風(fēng)板上設(shè)有兩個(gè)+325mm的排渣管和一個(gè)∮219mm的事故排渣管，以排放床料和灰渣。為防止水冷壁磨損，爐頂、爐膛出口及爐膛密相區(qū)四周水冷壁均敷設(shè)耐火防磨材料。布風(fēng)板下一次風(fēng)室為適應(yīng)床下點(diǎn)火的需要，四周均敷設(shè)耐火材料。水冷壁外側(cè)四周沿高度方向裝設(shè)了剛性梁，以增強(qiáng)水冷壁剛度和承受爐內(nèi)壓力的波動(dòng)。
    (2)過熱器為純對流型，雙管圈順列布置，位于上出氣高溫旋風(fēng)分離器后。順煙氣流動(dòng)方向依次為低溫和高溫過熱器，低溫過熱器為順流布置，高溫過熱器為逆流布置，可有效降低高溫過熱器管的壁溫，防止產(chǎn)生高溫腐蝕；兩級過熱器之間設(shè)有噴水減溫器以調(diào)節(jié)汽溫。高、低溫過熱器進(jìn)口處前兩排管子加裝防磨蓋板，以防止磨損。過熱器管及防磨蓋板材質(zhì)均為合金鋼。
    (3)為了補(bǔ)充爐膛吸熱量的不足，同時(shí)也為了保護(hù)沸騰式省煤器的需要，在尾部豎井高溫過熱器的下面布置了對流蒸發(fā)管束。管束為直鰭片管式，順列布置。管束、下降管與汽包構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)的汽水回路，截面比相對較大。第一排管子上裝有防磨蓋板，管子的彎頭部位裝有防磨罩。
    (4)省煤器分兩組布置在尾部，上級順列逆流，下級錯(cuò)列逆流。為有效地防止磨損，采用膜式結(jié)構(gòu)，并在最上排加焊防磨蓋板、彎頭部分加防磨罩。
    (5)空氣預(yù)熱器為臥式布置，分成兩級，上級為二次風(fēng)空氣預(yù)熱器，雙行程，下級為一次風(fēng)空氣預(yù)熱器，三行程。為提高空氣預(yù)熱器的抗腐蝕能力，最下一級空氣預(yù)熱器管子材料采用考登鋼。空氣預(yù)熱器進(jìn)出口與風(fēng)道均采用焊接連接，并采用加裝隔板等措施防止震動(dòng)。
3.3鍋爐給料、出渣、排灰、加床料、點(diǎn)火
    (1)給料系統(tǒng)分為給垃圾和給煤兩個(gè)系統(tǒng)，垃圾進(jìn)入鍋爐接口為一個(gè)1.3m×0.88m的方形接口。給煤系統(tǒng)本鍋爐共設(shè)兩只給煤管，左右對稱布置，系統(tǒng)上布置密封風(fēng)和播煤風(fēng)。
    (2)爐渣通過水冷布風(fēng)板左右兩個(gè)排渣管排出，接至冷渣分選裝置冷卻后連續(xù)出渣。在冷渣分選裝置出現(xiàn)故障時(shí)，也可利用布風(fēng)板中間的事故放渣管采用人工間斷出渣，出渣量以維持適當(dāng)?shù)牧蠈訛闇?zhǔn)。
    (3)旋風(fēng)分離器分離出來的灰，全部或部分返回爐膛作為調(diào)節(jié)料層溫度、爐膛出口煙溫和降低鍋爐出口排塵濃度的一種手段。未返回爐膛的那部分灰從返料器下的放灰管放掉。
    (4)在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，可通過爐膛加砂口適量添加床料以維持料層。
    (5)鍋爐采用床下熱煙氣點(diǎn)火技術(shù)，該技術(shù)具有能耗低、操作簡單且成功率高等優(yōu)點(diǎn)�？刂撇糠植捎秒娐愤壿嬁刂�，從而使點(diǎn)火操作過程簡便化。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
3.4爐墻、密封及其他
    爐墻分兩種：爐膛水冷壁部分為敷管爐墻，外表面敷設(shè)有彩色波紋板；尾部煙道為框架式護(hù)板爐墻。
    為了使鍋爐具有良好的密封性能，爐膛出口與水平煙道處采用了非金屬膨脹節(jié)進(jìn)行連接和密封，其他爐頂、管子穿墻處等均采用了高壓鍋爐常用的密封結(jié)構(gòu)。
    鍋爐尾部布置有蒸汽吹灰器，可有效清除尾部積灰，且操作簡便，安全可靠。
4、鍋爐的運(yùn)行情況
    該鍋爐于2005年3月在浙江義烏雙峰環(huán)保熱電有限公司安裝調(diào)試結(jié)束投入運(yùn)行，并于2005年12月進(jìn)行了熱工及環(huán)保測試，各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。從鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況來看：
    鍋爐能持續(xù)在額定負(fù)荷下運(yùn)行，并有10%的超負(fù)荷能力，負(fù)荷升降速度快；鍋爐能長時(shí)間穩(wěn)定燃燒，不熄火，日處理垃圾量最大達(dá)到500t，經(jīng)濟(jì)效益顯著；鍋爐燃燒室溫度低，煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間長，能有效抑制二次污染物的產(chǎn)生；人爐垃圾要求低，灰渣可綜合利用；垃圾滲濾液可噴入爐內(nèi)焚燒，節(jié)約污水處理費(fèi)；
    從鍋爐運(yùn)行后的檢查情況來看，鍋爐尾部各受熱面的磨損程度低，表明設(shè)計(jì)所采取的諸多防磨措施是合理有效的。
5、結(jié)語
    利用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)處理城市生活垃圾，具有燃料適應(yīng)性好、環(huán)保特性佳、綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合成分復(fù)雜、熱值偏低的垃圾，與其它焚燒設(shè)備相比，流化床鍋爐內(nèi)沒有活動(dòng)部件，事故少，可靠性高，能實(shí)現(xiàn)長期連續(xù)運(yùn)行。