中温次高压垃圾焚烧锅炉运行经验与优化

中温次高压垃圾焚烧锅炉运行经验与优化
摘要：中温次高压技术甚至高温高压技术目前是国外发展方向，国内也正在向
这方向发展，考虑国内垃圾的复杂性，中温次高压技术的运用需重点关注一些难点，以确保焚烧电厂安全稳定运行。

对比中温次高压锅炉与中温中压锅炉，从机
组经济性上讲，配用中温次高压锅炉的整体经济性明显要比中温中压锅炉要高。

但若要体现经济性，采用该参数的锅炉，前提是要解决因腐蚀而导致连续运行时
数低这一问题。

关键词：垃圾焚烧；中温次高压；堆焊管
广州某环保能源有限公司，负责运营一厂和二厂。

一厂2005年建成投产，采用日本三菱马
丁的垃圾焚烧发电技术，设计垃圾低位热值为6300kJ/kg，配备2台日处理500吨的垃圾焚烧炉和1台23MW的汽轮发电机组，余热锅炉为中温次高压垃圾焚烧锅炉，主汽压力6.5MPa，主汽温度450℃、额定蒸汽流量为47t/h；二厂2013年建成投产，采用丹麦伟伦的垃圾焚烧
发电技术，设计垃圾低位热值为6800kJ/kg，配备3台日处理750吨的垃圾焚烧炉和2台
25MW的汽轮发电机组，余热锅炉为中温中压垃圾焚烧锅炉，主汽压力4MPa、主汽温度400℃、额定蒸汽流量为63t/h。

一、中温次高压锅炉较中温中压锅炉有更高的经济性
中温次高压锅炉，主汽压力6.5MPa，主汽温度450℃中温中压锅炉，主汽压力4.0MPa，主汽温度400℃，新蒸汽焓值为3200 kJ/kg，设计的汽耗为4.77 kg/kWh，在汽轮机设计运行
工况、垃圾热值为7000 kJ/kg的条件下，中温次高压垃圾焚烧电厂在机组做功的焓降为805
kJ/kg，计算吨垃圾发电量为479kWh/t，中温中压垃圾焚烧电厂在机组做功的焓降为735
kJ/kg，计算吨垃圾发电量为436kWh/t，意味着每吨垃圾在中温次高压垃圾焚烧电厂较中温中压焚烧电厂多发电43kwh，按每度电标杆电价0.45元，每吨垃圾焚烧发电收益增加约19元，年处理量30万吨垃圾，每年将增加570万的收益。

二、中温次高压垃圾焚烧锅炉运行存在问题
一厂是国内首先尝试使用中温次高压技术的垃圾焚烧电厂，一厂自从2006年投运以来，至今已经运行了12年。

2010年后，一厂垃圾焚烧锅炉运行健康状态每况愈下，每4个月左
右就要停炉进行检修，主要检修工作为一、二通道水冷壁管测厚、更换腐蚀减薄的水冷壁管，一通道上部与顶棚管及二通道上部的水冷壁管差不多每年要换一次，每次检修时间在25日
左右，造成运行垃圾焚烧量降低、发电量减少，未能充分体现中温次高压垃圾焚烧电厂经济
性的优势。

经过几年来运行分析，认为主要问题如下：
1、垃圾成分变化与垃圾热值升高
随着经济的发展与人民生活方式的变化，垃圾成分也随着较大的变化，从近几年，生活
垃圾中塑料化纤类达到30%左右，垃圾低位热值高达7000 kJ/kg以上，一厂在2005年投产初期，垃圾低位热值在5300 kJ/kg左右。

垃圾中塑料化纤类增加，塑料化纤燃烧过程中先变成
液态，缩成液滴，孔隙率及比表面积很低，且热值高，造成燃烧时间长，火焰长度大幅拉长，在一通道上部继续燃烧，使一通道上部温度有时高过下部的温度。

2、一、二通道水冷壁管频繁爆管高
一厂中温次高压垃圾焚烧锅炉结构如附图，两台SLC450-6.5/450型锅炉，锅炉采用一体
化余热锅炉，锅炉为单锅筒自然循环锅炉，炉排为日本三菱马丁逆推式炉排，垃圾在焚烧区
燃烧后产生的烟气依次通过一通道、二通道、三通道、蒸发屏、三级过热器、二级过热器、
一级过热器、二级省煤器、一级省煤器。

在运行12年来，省煤器管未发生腐蚀减薄泄漏，
过热器管腐蚀情况较轻，投产12年很少发生泄漏情况，一、二通道水冷壁管在2010年之后
频繁因腐蚀减薄泄漏。

在2017年，一厂两台炉因一二通道水冷壁泄露停炉共计17次，严重
影响锅炉安全运行。

附件4：水冷壁爆管图片
3、一厂水冷壁管腐蚀减薄的原因
关于一厂频繁爆管原因，有碱性盐熔池腐蚀、氯腐蚀，我认为出现这些腐蚀有一个共同
前提，那是高温。

只要金属壁温不高于450℃，腐蚀速度不会特别严重。

按照水循环理论，
只要水循环正常，水冷壁管外壁温度不会比介质温度高60℃，常规火力发电中亚临界自然循
环锅炉水冷壁也采用20G管（许用温度430℃），其火焰中心温度达到1800℃，其水循环介
质饱和温度为360℃，长时间运行很少超温问题，而中温次高压锅炉水循环饱和温度为280℃，水冷壁外壁温度不会超过340℃，远未达到发生严重腐蚀的温度。

发生严重腐蚀，只
能说明一厂中温次高压锅炉水循环出现了问题，初步分析一厂水冷壁管腐蚀减薄严重的原因
如下：
（1）采用分散下降管，水循环自平衡能力差。

（2）一二通道水循环流速偏低。

（3）垃圾中塑料化纤类比例高，热值升高，造成燃烧时间长，火焰长度大幅拉长，在
一通道上部继续燃烧，火焰冲墙，一通道上部温度有时高过下部的温度，使该区域的热负荷
急剧加大，管壁温度升高。

（4）一通道水冷壁区域浇注料粉化，导热系数下降，吸热减少，水循环速度减慢，向
火侧出现介质含汽率偏高，换热急剧恶化，壁温急剧升高。

三、中温次高压垃圾焚烧锅炉运行优化
鉴于中温次高压垃圾焚烧锅炉在一厂使用过程中存在以上问题，为减少一、二通道水冷
壁管的腐蚀，提高设备可靠性系数，经过多来的运营，主要针对炉管腐蚀进行了如下的运行
优化。

1、垃圾库管理
垃圾焚烧发电厂以生活垃圾作为焚烧燃料，而生活垃圾成分组成复杂且十分不稳定，导
致生活垃圾的低位热值无法长期并稳定地得到保证，受周边居民生活环境、季节、天气等影
响十分明显。

因此，加强垃圾库管理、提高入炉垃圾品质对保证垃圾焚烧正常运行至关重要。

2、焚烧炉的燃烧管理
（1）推料与炉排速度以及一次风配合控制
垃圾在焚烧过程中影响燃烧效果常见为垃圾铺的过厚或过薄，出现烧不透或烧穿的情况，不仅影响燃烧效果本身，而且造成炉温以及CO排放浓度等环保指标异常。

加强通过工业电视观察对着火情况，判断着火是否提前与延迟，通过烟气的含水率的情
况判断垃圾的湿度情况，着火提前一般说明垃圾较干，适当降低一级炉排的一次风量与一次
风温，适当提高炉排速度；着火延迟一般说明垃圾较湿，适当提高一级炉排的一次风量与一
次风温，适当降低炉排速度。

（2）炉温与烟气温度控制
合理使用二次风，控制一次风温：在垃圾焚烧量一定的情况下，如炉温过高，适当减少
一次风量，增加二次风量，适当降低一次风温。

加强受热面吹灰，尤其加强三通道蒸发屏吹灰。

3、加强设备管理
进行一通道浇注料的检查与修复：利用停炉检修机会，对一通道浇注料情况进行检查，
检查脱落、粉化情况，并进行修复或更换。

进行受热面检查与处理：利用停炉检修机会，对无浇注料区域各受热面管（包括浇注料
脱落区域）进行测厚检查，对低于60%的原始厚度的受热面管进行更换处理。

四、中温次高压垃圾焚烧锅炉技术改进
一厂顶棚水冷壁管是腐蚀最严重的区域，腐蚀速度2.5mm/年，基本上每年就要全面更
换一次，严重影响了锅炉的连续稳定运行。

1、改造内容
取消一通道出口下沿5米以内区域的浇注料；20条5米长凝渣管更换为镍铬合金堆焊管，采用环形堆焊，焊厚2.5mm；一通道出口下沿5米以内区域以及下沿以上区域的水冷壁管，
包括顶棚水冷壁管、鳍片，采用向火侧单面镍铬合金堆焊，焊厚2.5mm；二通道左右侧墙上
部5.2米以内水冷壁堆焊水冷壁管，包括顶棚水冷壁管、鳍片，采用向火侧单面镍铬合金堆焊，焊厚2.5mm；更换一通道出口下沿5米以下区域的浇注料。

2、改造效果
2017年3月完成一通道前墙水冷壁及凝渣管镍铬合金堆焊改造，2018年3月进行其他
区域改造时，检查已运行了一年的镍铬合金堆焊管，如附件7、8。

从现场管屏看到，堆焊管焊接纹路清晰，金属光泽清晰，无明显腐蚀现象，进行测厚，
不考虑测量误差，平均减薄0.2mm，按焊厚2.5mm计算，可使用10年以上。

2018年3月在完成其区域镍铬合金堆焊改造完成后，一厂两台锅炉至今已运行11个月，未发生因水冷壁泄漏停炉故障，在保证各运行参数正常情况下，每台炉平均垃圾焚烧量从改
造前的450t/提高到500t/d，平均锅炉负荷从改造前的42t/h提高到47t/h，吨垃圾发电量原
来450kWh/吨左右升高至480Wh/吨左右。

按改造后每年锅炉运行时数提高至8000小时，每年将提高运行小时数800小时，年垃
圾处理量将可达到33万吨，比改造前最高29万吨将提高了4万吨，垃圾处理费按60元/吨
计算，增加收入240万；增加多发电1900万度电，按标杆电价0.45元/度，收入增加850万；同时减少每年停炉更换水冷壁管以及启停费用约600万；改造后增加总收入达到1700万。

五、结论与建议
从机组经济性上讲，配用中温次高压锅炉的整体经济性明显要比中温中压锅炉要高。

但若要体现经济性，前提是要解决因腐蚀而导致连续运行时数低这一问题。

水循环问题是导致高温腐蚀的内在根源，锅炉压力越高，水循环动力越差，使水循环问题成为制约垃圾焚烧锅炉一个重要因素，目前行业上多采用镍铬合金堆焊管防腐解决高参数受热面腐蚀问题。