垃圾焚烧发电工程除渣系统设备选型及优化

垃圾焚烧发电工程除渣系统设备选型及优化

王殿军

山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250013

摘要：垃圾焚烧发电厂通过焚烧垃圾，实现余热发电、节约电煤，同时也大大避免了燃煤所排放的二氧化碳。焚烧是目前先进国家通行的垃圾处理方式，垃圾焚烧后发电，贯彻了节能减排的环保目标，有效发展了循环经济。

关键词：垃圾焚烧；发电工程；除渣系统

0前言

垃圾焚烧厂在设计、建设、运行等方面全面体现了垃圾处理“减量化、无害化、资源化” 的目标。但垃圾焚烧电站的残渣与常规燃煤机组的底渣特性有明显的不同，垃圾电站残渣处理系统特点是：残渣可能含有害物质，排量少、排放点分散等，故本专题报告主要通过对垃圾电站灰渣处理系统的设备选型及优化进行阐述以达到除渣系统的优选。

1 工程概况

项目建设规模为日处理生活垃圾800吨，配置两条400吨/日垃圾焚烧处理线及2套烟气处理设施，配置为2×400t/d，配套1台15MW中温次高压纯凝式高转速汽轮机和1台15MW的发电机组成的发电机组，发电机与汽轮机之间配置齿轮变速箱。

2 设计依据

现行有关的国家标准、规范及行业标准、规范，合同专用条件约定的行业标准、规范及有关省级地方标准、规范，包括但不限于：

《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》CJJ 90-2009；

《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》（DL/T 5427-2009）；

《火力发电工程建设标准强制性条文实施指南（2013年版）》；

《火力发电厂汽水管道设计规程》DL/T 5054-20166；

《火力发电厂设计技术规程》DL 5000-2000；

《火力发电厂除灰设计规程》DL/T5142-2012。

本项目的可研（含附件）

项目环评报告

项目的核准批复

3 设计原始条件

3.1 燃料特性

由于可回收物由废品回收系统直接回收再用，不再进入生活垃圾收运系统，也不会对生活垃圾处理设施的配置造成影响。因此，本报告中的生活垃圾组成是指进入收运系统的生活垃圾。

根据本地区周边城市威县生活垃圾检测报告，垃圾湿基低位热值(kJ/kg)6220 kJ/kg，平均干基高位热值(kJ/kg)10287kJ/kg，在入炉燃烧前进行2-3天堆酵，可除12%左右的渗沥液，实际入炉垃圾低位热值还将增加。因此本项目垃圾热值可以满足垃圾焚烧发电热值大于（5000 kJ/kg）要求。

按上述因素确定垃圾低位热值如下：

设计工况：6700 kJ/kg (1,600 kJ/kg)

最低工况：4200 kJ/kg g(1,000 kJ/kg)

最高工况：8372 kJ/kg (2,000 kJ/kg)

3.2 计算炉渣量

根据生活垃圾分析资料和锅炉焚烧量，锅炉的排渣量如表3.2-1所示。

表3.2-1 锅炉排渣量

注：（1）渣占垃圾总量的30%。

（2）锅炉日利用小时数按24h计，年利用小时数按8000h计。

3.3 炉渣特性分析

垃圾焚烧炉渣是垃圾焚烧后的残余物。呈黑褐色，是由熔渣、铁和其它金属、陶瓷类物质碎片、玻璃和其它一些不可燃物质，以及未燃尽的有机物所组成的不均匀混合物。

垃圾焚烧炉渣中的主要元素是硅、钙、铝、铁及少量的钾、钠和硫，并通常以氧化物的形式出现，主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO。它的化学组成与水泥熟料和其他混合材的相比很接近，因此垃圾焚烧炉渣可以用作水泥混合材，也可以用于水泥原料的配料。

本项目垃圾燃烧产生的炉渣收集到在渣坑内，可用于制砖等综合利用，或用运渣车运往政府指定的填埋场填埋。

4 除渣系统方案的设置

除渣系统的选择应根据：锅炉形式、排渣形式、除尘器形式、灰渣量、灰渣的化学、物理特性，灰场储灰方式、灰渣综合利用条件、电厂与储灰场的距离、高差、总平面布置、交通运输、地质、地形、可用水源、气象条件等确定。

本工程为生活垃圾焚烧发电工程，锅炉采用的为炉排锅炉。根据垃圾焚烧发电的炉渣特点，初步确定选择水冷式机械除渣系统。

国内采用水浸式刮板捞渣机的电厂后续输渣系统有单级捞渣机直接输送至渣池、捞渣机接转其他输送设备后输送至渣池等方案，其中捞渣机直接输送至渣池的方案简单可靠，检修维护量小，综合指标最优，故推荐采用。

综上，本工程除渣系统选择水冷式单级捞渣机直接输送至渣池方案。

5除渣系统除渣机的设置

5.1刮板捞渣机

焚烧炉的渣、余热锅炉的粗灰一同落入刮板捞渣机的水槽中冷却，捞出后排至皮带输送机上，由皮带输送机将渣送到渣坑贮存；渣中的金属被除铁器吸出，通过金属输送机将废铁排至金属坑内贮存，再通过桥式抓斗起重机将渣和废铁分别装车运出。

在每台炉下安装1台刮板捞渣机，两台炉共2台，每台最大出力20t/h。电机功率为4KW，电压380V。 连续运行。

该系统输渣皮带清扫器不起作用，皮带机粘渣、板结到皮带上，经常造成现场巡检人员人工清渣，既浪费了人力，也不满足设计的目的。

刮板捞渣机排渣含水率高，渣送至填埋场，处理费用85元/吨。（来自2009年12月信息）。

5.2 马丁出渣机

本工程底渣系统能够采用机械输送系统。由于焚烧炉采用往复式炉排，炉排运行时间其间隙会漏渣，故焚烧炉炉排下设置漏渣输送机，经过底部渣斗和溜管道漏渣输送机械输送到出渣机冷却。比炉排间隙大的炉渣则被推到炉排燃尽段，从焚烧炉的后部排出，直接进入出渣机。这次炉渣和漏渣由内部充满水的马丁出渣机冷却后，被推送至渣池。

该出渣机在出渣时有推杆压缩的作用，因此比湿式刮板捞渣机脱水效果更好，排渣含水率低于25%。

综上，本工程除渣机选择马丁出渣机。

6 除渣系统冷却水系统的设置

水冷式除渣冷却水系统一般包括冷却水循环系统和自平衡冷却水系统。

冷却水循环系统中渣的冷却水以及设备用水采用闭式循环重复利用，这种模式合理地避免了捞渣机排渣脱水后再加水的环节。根据国内水浸式刮板捞渣机运行的经验，循环冷却系统最小水量约为40m³/h~60m³/h，循环水量相对用水量多，蒸发损失量相对比较大。

自平衡冷却水系统中捞渣机的正常用水量由链条冲洗水和导轮轴封水供给，并与捞渣机内辐射蒸发和渣带走的水量基本平衡（锅炉正常工况），使得捞渣机冷却水不溢流。当锅炉高负荷时渣量增大，所需水量加大，就通过水位计控制补水阀自动补水。自平衡湿式除渣系统最简单，环节少、设备少、投资成本最少，另外其节水、节能，运行费用相对较少。

综上，本工程除渣系统冷却水系统选择自平衡冷却水系统。

7 结论

综合以上所述，本工程除渣系统选择水冷式单级捞渣机直接输送至渣池方案、除渣机选择马丁出渣机、冷却水系统选择自平衡冷却水系统。

参考文献：

[1]国家能源局.火力发电厂除灰设计技术规程（DL/T 5142-2012）[S]2012.8.23

[2]建设部.生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）[S]2009.3.26

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