5炉型论证与工艺流程描述(1)

第五章炉型论证与工艺流程描述

目录

5.1 炉型论证 ................................................................................................... I-5-1 5.2 主要机械炉排炉技术简介 ....................................................................... I-5-1

5.2.1 JFE超级往复移动炉排技术 ...........................................................I-5-1

5.2.2 意大利英波基洛公司STEINMULLER炉排技术........................I-5-2

5.2.3 三菱重工马丁炉排技术..................................................................I-5-3

5.2.4 吉宝西格斯（KEPPLE-SEGHERS）公司焚烧技术....................I-5-4

5.2.5 日本田熊SN型炉排技术 ..............................................................I-5-5

5.2.6 日立造船VONROLL炉排技术 ....................................................I-5-6

5.2.7 荏原HPCC炉排 .............................................................................I-5-7 5.3 本项目拟选的焚烧炉技术 ....................................................................... I-5-8 5.4 工艺流程说明 ......................................................................................... I-5-10

5.4.1 全厂工艺流程................................................................................I-5-10

5.4.2 垃圾流程........................................................................................ I-5-11

5.4.3 烟气流程........................................................................................I-5-12

5.4.4 空气流程........................................................................................I-5-12

5.4.5 炉渣流程........................................................................................I-5-13

5.4.6 飞灰流程........................................................................................I-5-13

5.4.7 汽、水流程....................................................................................I-5-13

5.1 炉型选择

根据招标文件的要求，本项目焚烧炉选用往复式机械炉排炉。

5.2 主要机械炉排炉技术简介

5.2.1 JFE超级往复移动炉排技术

杰富意(JFE)公司的机械炉排焚烧炉技术是在1970年从丹麦Volund公司引进的，至今在国内外积累了140多个建厂业绩，其中，在东南亚国家有4个（台湾1座，泰国2座，马来西亚1座）。30多年来，JFE不断地改进其炉排技术，同时自行开发了独特的JFE (Hyper Stoker) 超级往复式炉排。

JFE公司的垃圾焚烧技术具有下列特点：

（1）炉排搅拌效果较好。

（2）实现了炉排漏灰少、防止炉排漏灰堵塞和粘结。

（3）炉排条的材质具有高度的耐磨性、耐高温腐蚀性和抗裂性能。

（4）炉排的热膨胀对策：为了防止缝隙的发生，在嵌条的周围设有弹簧装置使炉排固定。炉排的热膨胀被弹簧装置吸收。

（5）使用高压损的炉排：通过降低空隙率，增大流速从而确保通风阻力，使炉排的固有通风压损较大；炉排通风不易受垃圾层厚度的影响，能均匀的供应燃烧空气，达到稳定燃烧的效果。

（6）焚烧炉的烟气二次回流技术：燃烧室里设置中间隔板，燃烧气体被分离往两个方向上升并在中间隔板的上面再次合流而产生气体涡流，未燃气体和燃烧气体能充分混合搅拌从而在低燃烧空气比的情况下实现完全燃烧，大幅度地减少了氮氧化物和二噁英等有害物质的产生量。

图5.2-1 JFE超级往复炉排焚烧炉示意图

5.2.2 意大利英波基洛公司STEINMULLER炉排技术

意大利英波基洛公司目前是欧洲最大的焚烧炉生产厂家之一，该公司由Noell、Babcock和Steinmuller三个公司重组而成，业绩中单台最大处理量可达973吨/天，国内上海江桥、宁波枫林两个千吨级的焚烧厂均采用了该公司的炉排。该种炉排灵活性较强，能够根据不同的垃圾成分、不同的垃圾热值以及季节性变化进行工况调整。

Steinmuller的炉排技术特点有：

（1）整个炉排系统沿垃圾运动方向分成五组炉排，每组炉排有独立的液压驱动单元，每组炉排运动速度和进风量都可以单独调节，确保燃烧的灵活性。（2）传统的Steinmuller炉排设有两个阶梯，一般设在第二和第三组炉排以及第四和第五组炉排间，这样有利于垃圾的干燥着火，并使垃圾在燃烧过程中能够得到充分的搅拌。

（3）整个炉排系统由四根拉杆悬吊，这样在运行过程中能有效减少热位移。（4）炉排冷却方式为风冷，如果将来垃圾热值升高，也可以改为水冷。（5）英波基洛公司吸取了国内已建成的几个大型焚烧厂的经验，为确保垃圾的充分燃烧，在原有基础上增大了炉排的面积，降低了炉排的机械负荷和热负荷。（6）对燃烧空气进行预热，预热温度为200℃左右。

图5.2-2 英波基洛Steinmuller炉排示意图

5.2.3 三菱重工马丁炉排技术

三菱重工(MHI)已有100多年的历史，从1964年以来从事垃圾焚烧厂的建设工程。三菱重工在七十年代引进德国马丁公司的技术以后，经过不断的技术创新与完善，成功的将三菱马丁式垃圾焚烧成套技术与设备适用于亚洲。除日本外，21座生活垃圾焚烧厂的业绩遍布亚洲，业绩中单台最大处理量可达720吨/天，即2000年在新加坡投产的大士南垃圾焚烧厂(6×720 t/d)。在中国大陆，三菱重工马丁炉排技术拥有4座焚烧厂的应用业绩。

三菱—马丁炉排的特点为逆推往复式运动炉排，由固定炉排和活动炉排交替安装而成，炉排运动方向与垃圾运动方向相反，其特点是：

（1）燃烧空气从炉底部送入并从炉排块的缝隙中吹出，对炉排有良好的冷却作用。

（2）每个炉排推动时均能做到与四周的炉排呈相对运动，可使粘结在炉排通风口上的一些低熔点物质吹走，保持良好的通风条件。

（3）由于逆向推动可相应延长垃圾在炉内的停留时间，因此在处理能力相同的情况下，炉排面积可以小于顺推炉排。

（4）深圳清水河和浦东御桥垃圾焚烧炉等经验证明逆推往复式运动炉排适合

于国内高水分、高灰份垃圾的特性。

（5）燃烧空气采用蒸汽加热到200℃，当垃圾热值低于设计热值时，也可采用加热燃烧器来加热空气。

图5.2-3 三菱-马丁炉排结构简图

5.2.4 吉宝西格斯（KEPPLE-SEGHERS）公司焚烧技术

西格斯公司成立于1974年，1985年开始从事生活垃圾焚烧处理事业。目前在欧洲和亚洲等地建厂140多座，采用SEGHERS焚烧技术建厂27座，其中在中国大陆有7座焚烧厂的应用业绩。西格斯焚烧炉采用将输送动作(水平运动)、翻搅和通风动作(垂直运动)区分开的炉排控制系统，滑动炉排推动垃圾向前运动并决定垃圾层的厚度及垃圾停留时间；摆动炉排则起到搅动垃圾层的作用。

SEGHERS焚烧炉炉排的特点有：

（1）具有多级燃烧区。

（2）在完全控制下进行燃烧的炉排。

（3）对垃圾的适应性较强。

（4）炉排在车间预组装，缩短了现场安装工期。

图5.2-4 西格斯炉排结构简图

5.2.5 日本田熊SN型炉排技术

该公司于1957年开始着手垃圾焚烧设备的开发，1963年1月建成日本国内第一座连续式机械炉排的大阪市住之江工厂（150t/d×3）。截至2002年3月，在海内外已有340多座垃圾焚烧厂的业绩。多年来积累了大量的业绩和技术，它的技术具有完整的综合工艺，有垃圾焚烧炉、烟气冷却设备、烟气处理设备、余热利用设备。焚烧技术有炉排焚烧炉技术、流化床焚烧炉技术、气化熔融技术和生物质气化技术。日本田熊的SN型炉排技术在中国大陆拥有5个焚烧厂的应用业绩。其炉排技术特点为：

（1）在往复炉排的基础上改良开发的新型炉排——SN型炉排，采用足够的炉排面积，设置两个阶梯，使垃圾在炉内翻滚并燃烧。

（2）具有较高的炉内通风能力，其配备的供气管不受垃圾层厚度的影响，它与各炉体组合，均匀地提供空气。

（3）高耐久力：在每个炉排条后有鳍状物，用来提高炉排条的降温效率，这样可以防止炉排烧损。炉排条采用特殊难熔的铸钢制造。

（4）燃烧过程采用四个驱动单位：一个在干燥阶段，两个在燃烧阶段，一个在燃烬阶段。因此，通过调整各独立驱动单位的速度，能控制垃圾和灰层的厚度。（5）低空气比使锅炉高效化，减轻烟气处理负荷。

图5.2-5 SN型炉排结构简图

5.2.6 日立造船VONROLL炉排技术

日立造船VONROLL炉排技术在亚洲（除日本外）拥有台湾5座焚烧厂、韩国6座焚烧厂、中国大陆1座焚烧厂（成都洛带）的应用业绩，其炉排特点如下：

（1）除活动炉排和固定炉排外还设置了剪切刀，增加了对垃圾的剪切破碎效果。剪切刀设置在燃烧炉排处，一列的燃烧炉排的剪切刀用一个液压缸驱动，一台焚烧炉有两个液压缸，按定速进行前进和后退，油量由速度控制器调整。（2）炉排分活动梁和固定梁，通过活动梁的动作，炉排反复进行前进、后退动作。通过炉排的动作和炉排之间的落差，对垃圾进行松散和搅动，使垃圾充分燃烧。

（3）一次风从活动炉排和固定炉排之间以及设置在炉排片上的通风孔均匀地吹出，进行炉排冷却和助燃。

（4）自动燃烧控制系统具有较高的稳定性。

图5.2-6 日立造船VONROLL炉排结构简图

5.2.7 荏原HPCC炉排

所谓HPCC，是“High Pressure Combustion Control”的缩略语，即指高速（压）燃烧型炉排。荏原HPCC炉排的主要技术特点如下：

（1）恰当的炉排安装角度。炉排整体的安装角度为水平、可动炉排上倾20度角的斜上推动作用可确保垃圾的翻转、搅拌、打散，使燃烧控制简便。

（2）无间隙的横向炉排。燃烧空气均等而全面地吹出，不会出现局部偏漏现象。炉排片相互之间的侧面经机械加工等形成紧密结合的结构，因此炉排片之间无间隙，在该部位获得较大的压力损失。

（3）炉排的动作。确保对垃圾层的控制，保证最佳燃烧状态。根据垃圾品质、垃圾量以及燃烧控制，如需变更炉排动作行程，以可动基准点为中心前后调整。炉排的前进后退速度通过油量控制阀的开闭来调节。

（4）利用炉排热膨胀吸收装置，恰当地吸收炉排片的热膨胀，不会对炉排的动作产生约束，同时炉排片间的缝隙能够经常地保持均匀。

（5）荏原在炉排设计中充分的融入了人性化和高效率的特点，炉排片的更换只需要一个人和两根常规的撬棍工具，在三分钟之内就能完成。

图5.2-7 荏原HPCC焚烧炉系统示意图

5.3 本项目拟选的焚烧炉技术

根据投标文件技术部分第3章3.3.3节中对垃圾性质的分析，投标人总结成都市的生活垃圾具有以下几个特点：

（1）含水率较高。成都市雨水较多，空气湿度大，同时由于居民生活习惯的原因，生活垃圾中厨余含量大，这些原因导致成都市的生活垃圾中水分含量较高；（2）渣石含量较大。目前成都市的生活垃圾中渣石含量较大，根据招标方提供的资料来推测，这一情况可能会持续较长时间；

（3）热值逐步提高。作为我国西南部重要城市，随着西部大开发战略的实施，近年成都市的经济快速发展，生活垃圾中废塑料、废纸张将会增多，导致垃圾热值提高。按日本、台湾、新加坡的经验统计，生活垃圾热值在20年之后可能达到1800~2000kcal/kg左右。

根据投标人在生活垃圾焚烧厂长期的设计和运行经验，针对上述垃圾特性，选择本项目焚烧炉技术应遵循以下原则：

（1）选用二次回流式或者逆流式的炉膛结构形式有利于高水分垃圾的烘干；

图5.3-1 焚烧炉炉膛的种类

（2）增加干燥段的炉排面积，并提高一、二次燃烧空气的预热温度到250℃，也有利于高水分、低热值垃圾的焚烧；

（3）垃圾中含有砖瓦、渣石等，容易导致炉排的卡塞，所以不宜采用运动结构复杂的炉排；

（4）为了利于垃圾的混合均匀，又不能采用过于复杂的运动结构，最佳的方式就是在炉排上设置多级落差，投标人设置了三级大的落差壁：给料器与干燥段之间、干燥段与燃烧段之间、燃烧段与燃烬段之间，足以使垃圾发生有效的翻转。（5）在整个特许经营期垃圾热值变化范围大，所以建议在炉膛中采用中间隔板，在热值变动范围大时，只要经过简单的技改修改中间隔板的角度，就相当于把炉膛结构形式由逆流式改变成了对流式，从而适用高热值垃圾的焚烧。另外，焚烧炉预留渗沥液回喷口，预备将来在垃圾热值提高到一定程度时将垃圾渗沥液回喷入炉焚烧。

图5.3-2 炉膛中间隔板不同热值比较图

鉴于以上理由，投标人建议采用JFE的二次回流超级往复式炉排炉，同时投标人也对JFE的业绩进行了考察，JFE在日本以及东南亚拥有71座垃圾焚烧厂的经验，而且JFE在1990年以前建造的43座垃圾焚烧厂的热值范围均与本项目类似。

同时JFE的炉排具有二次混合燃烧均匀充分，低NO X、低二恶英和低热灼减率以及高可靠性等优点。

故投标人拟采用JFE的二次回流超级往复式炉排炉。若本公司中标，会按国家法规进行公开招标确定炉排供应商。

5.4 工艺流程说明

5.4.1 全厂工艺流程

垃圾焚烧发电厂主要由垃圾接收与储存系统、垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、自动控制系统、电气系统、灰渣处理系统、垃圾渗滤液处理系统以及给排水系统等子系统组成。全厂工艺流程主要包括垃圾流程、烟气流程、空气流程、灰渣流程以及汽、水流程等。

全厂工艺流程示意图如图5.4-1所示。详细的工艺流程图见附图8。

图5.4-1 全厂工艺流程示意图

5.4.2 垃圾流程

（1）垃圾由垃圾运输车运送至焚烧厂，经地磅称量后倒入垃圾贮坑暂时储存。（2）两组垃圾抓吊每小时以不超过20分钟的时间将垃圾贮坑中的垃圾送入焚烧炉的进料斗，其它时间对贮坑中的垃圾进行搅拌、混合、倒垛操作，使垃圾混合均匀。

（3）垃圾通过料斗、溜槽，由给料机推送至焚烧炉内的炉排干燥段。

（4）新送入的垃圾经炉排干燥段干燥后，在炉排的推送和重力的作用下翻转移动至炉排燃烧段，与燃烧段上已燃烧的垃圾混合，引燃和着火过程同时进行。（5）垃圾在炉排的燃烧段、燃烬段依次完成燃烧、燃烬过程。

（6）垃圾在炉排上完全燃烧，燃烬后的固体产物——炉渣经出渣口落入出渣

机。

5.4.3 烟气流程

（1）烟气流程为：垃圾焚烧产生的高温烟气→余热锅炉→烟气净化系统→引风机→烟囱。

（2）生活垃圾在焚烧炉内焚烧产生的高温烟气经过余热锅炉与汽、水进行热交换后，烟气温度冷却至190～230℃。

（3）从余热锅炉出来的烟气进入烟气净化系统。烟气首先经过半干式旋转喷雾反应塔，在反应塔内，烟气与旋转雾化器喷出的石灰浆液充分混合，烟气中的HCl、SO X等酸性气体与Ca(OH)2发生中和反应后被去除。

（4）从反应塔出来后，烟气冷却至约160℃然后进入袋式除尘器。在袋式除尘器和反应塔之间的烟道上设有消石灰喷射装置和活性炭喷射装置，通常情况下半干法完全可以满足酸性气体的脱除需要，因此消石灰喷射装置处于在线备用状态。当垃圾中硫、氯的含量很高而导致烟气中酸性气体含量特别大时，消石灰喷射装置自动投入运行，喷射出来的消石灰粉末与烟气中的酸性气体发生中和反应，确保任何时刻的酸性气体排放达标。在烟道中的活性炭喷射装置则喷射出大量的粉末活性炭，可高效吸附烟气中的重金属类和二恶英类物质。由于袋式除尘器的滤袋纤维表面附有一层从烟气中捕捉下来的未反应的Ca(OH)2粉末以及活性炭粉末，还可进一步去除烟气中的酸性气体、二恶英与重金属。

（5）经过袋式除尘器后的烟气由引风机送入烟囱，从高空排入大气。

5.4.4 空气流程

（1）燃烧空气系统包括一次燃烧空气系统和二次燃烧空气系统两部分。（2）一次燃烧空气经一次风机由垃圾贮坑上方空间抽取，可保证垃圾贮坑处于负压状态，坑中的臭气不会外泄。

（3）一次风机出口空气经蒸汽-空气预热器预热后，进入炉排下部，然后经炉排通风孔进入炉膛助燃。

（4）二次燃烧空气（混合用）也由垃圾贮坑抽取，经蒸汽-空气预热器预热后，通过二次风机由高速喷嘴喷入二次燃烧室，在二次燃烧室内产生高度湍流，使垃

圾在一次燃烧室中燃烧产生的还原性气体完全燃烧，这种方法能十分有效的抑制烟气中CO和二恶英等有害气体的产生。

（5）冷却空气由冷却风机从垃圾贮坑抽取，炉膛温度过高时直接吹入炉膛降温。

5.4.5 炉渣流程

（1）生活垃圾经充分燃烧后的炉渣通过出渣通道进入出渣机，然后进入渣坑。（2）从炉排漏下的漏渣，通过炉排底部渣斗收集，由漏渣输送机送入漏渣收集车，然后运至垃圾贮坑，返回焚烧炉焚烧。

（3）渣坑内的炉渣输送至炉渣分选车间进行除铁、分选，约95%的炉渣被分选出来用于铺路或送附近制砖厂制砖（投标人已经与项目附近的制砖厂达成相关的意向协议），其余5%的炉渣送至指定填埋场填埋。

5.4.6 飞灰流程

（1）烟气处理系统的飞灰主要由两部分组成，分别为半干式反应塔底部飞灰和袋式除尘器底部飞灰。两处飞灰分别输送至飞灰提升机，由提升机送入灰仓。（2）灰仓出料口接飞灰无害化处理专用设备——混炼机，经“螯合剂稳定化+水泥固化”处理后的飞灰送至指定填埋场填埋。

5.4.7 汽、水流程

（1）余热锅炉产生的过热蒸汽送至汽轮发电机组。蒸汽在汽轮机中膨胀做功后成乏汽，排入冷凝器。乏汽在冷凝器中凝结成水，由凝结水泵经轴封冷却器和低压加热器进入除氧器，除氧后的水（给水）经给水泵升压后进入锅炉省煤器。（2）焚烧炉一、二次燃烧空气的预热器一级加热采用汽轮机一段抽汽，二级加热蒸汽采用过热蒸汽，蒸汽换热后成凝结水进除氧器。

全厂热平衡图及物料平衡图详见附图6及附图7。

垃圾焚烧系统P&I D图请参见附图9。