收稿日期：2019-10-20
作者简介：焦志武（1975—），男，南昌人，高级工程师，本科，毕业于西安交通大学，热能与动力工程专业，主要从事锅炉 设计工作。
摘要：随着我国城镇化持续推进，生活垃圾日益增多，垃圾处理迫在眉睫。对250t/d 机械炉排垃圾焚烧炉结构进行了介绍，并对余热锅炉的四垂直烟道布置型式进行了阐述。焚烧余热锅炉作为垃圾焚烧发电的主要设备，对城市生活垃圾的回收利用、改善城镇环境有着积极的意义。关键词：机械炉排；垃圾焚烧；余热锅炉；设计中图分类号：TK229.92+9 文献标志码：A
文章编号：1005－7676（2020）01－0107－
04
JIAO Zhiwu,WANG Xiaoping
（Jianglian Heavy Industry Group Co.,Ltd.,Nanchang 330096,China
）
With the continuous progress of urbanization in China,the number of domestic garbage is increasing,and the
garbage treatment is imminent.This paper introduces the structure of 250t/d mechanical grate waste incinerator,and expounds the layout of four vertical flue of the waste heat boiler.As the main equipment of waste incineration power generation,the waste heat boiler is of positive significance to the recovery and utilization of municipal solid waste and the improvement of urban
environment.
mechanical grate;garbage incineration;waste heat boiler;design
简谈250t/d 机械炉排垃圾焚烧余热锅炉的设计
焦志武，王小平
（江联重工集团股份有限公司，南昌
330096）
引言
随着我国经济发展和居民生活水平的提高，城
市生活垃圾的处理已成为我国城镇化推进的一个主要问题。目前广泛采用的城市生活垃圾无害化处理主要分为焚烧、填埋、堆肥3种方式。由于焚烧发电是把垃圾作为一种能源，利用焚烧垃圾产生的热量进行发电，同时焚烧的结果还能减量，是达到垃圾无害化、减量化、资源化处理最有效的手段。
在我国垃圾焚烧发电行业中，主要采用垃圾层燃焚烧或流化床2种焚烧方式。同时由于我国的城市生活垃圾具有热值低、水分高、变化多等特点，
当前普遍使用的层燃焚烧方式是———逆推及往复翻动式炉排焚烧。现以我公司生产的250t/d 机械炉排垃圾焚烧余热锅炉设计作为讨论基础，介绍机械炉排生活垃圾焚烧炉的主要结构以及余热锅炉的布置型式和性能参数。
1锅炉系统简介
250t/d 机械炉排垃圾焚烧锅炉由余热锅炉和机
械炉排2部分组成（见图1）。垃圾经垃圾吊投入料斗，由给料溜槽进入给料装置，而后进入给料炉排并推到焚烧炉排上燃烧；将垃圾焚烧产生的热量通过余热锅炉产生蒸汽，燃烧后的灰烬通过捞渣机排
DOI ：10.16056/j.1005-7676.2020.01.024
出，最终实现把垃圾转化为能量，用于发电。
1.1
锅炉主要参数
本锅炉用于焚烧城市生活垃圾，并利用焚烧垃
圾产生的热能供热、发电。日处理城市生活垃圾量为250t/d ，锅炉的技术参数如表1所示。1.2
锅炉设计燃料
生活垃圾的成分特别多样、特别复杂，主要由
有机垃圾、纸、塑料、纺织物、竹木、骨头等组成。本锅炉设计燃料为城市生活垃圾，垃圾元素分析如表2所示。
1.3锅炉基本尺寸
余热锅炉由锅筒（含内部装置）、水管系统（含
蒸发受热面）、过热器（含减温器）、省煤器、烟气空气预热器、汽水管路、钢结构（含平台扶梯）等组成。余热锅炉基本尺寸如表3所示。 图1
垃圾锅炉结构示意图
1.焚烧炉排；
2.进料斗；
3.第1烟道；
4.第2烟道；
5.第3烟道；
6.第4烟道；
7.蒸发受热面；
8.烟气空气预热器；
9.高温过热器；10.中温过热器；11.低温过热器；12.热升华转印纸
省煤器。
2焚烧炉结构简介
垃圾吊将垃圾从垃圾池抓起投入料斗，经给料
装置、给料炉排后推入焚烧炉排，在焚烧炉排的往复推送运动下，垃圾经过烘干、气化、热解着火燃烧直至燃烬。燃烧产生炉渣排入捞渣机后，送入出渣系统。以上的过程的最终产物为烟气，该气体在余热锅炉内冷却并产生蒸汽。2.1给料装置
垃圾焚烧炉的给料装置由给料斗、截流挡板、给料溜槽组成。料斗安装在混凝土料斗平台的开口中。料斗与给料溜槽之间有截流挡板，当垃圾进料出现搭桥时，可通过启闭挡板起到破拱作用，解决搭桥问题。2.2
给料炉排
给料炉排的入口与给料溜槽连接，由固定支架、
移动架、导向炉排片、移动炉排片和液压油缸等组成。给料炉排是由固定支架支撑，而液压油缸的运动和动力是由移动架传递给移动炉排片的。移动炉
排片的前端安装有导向炉排片，起着导向作用，以便移动炉排片的前端正好迎对着落下的垃圾。当液压油缸驱动炉排片向前移动时，移动炉排片推着垃圾向前移动，从而将垃圾送入到焚烧炉排中燃烧。2.3
焚烧炉排
燃烧炉排为垃圾的焚烧设备，采用逆推和顺推
复合炉排，倾角25°。燃烧炉排起着支撑和输送垃圾床层，使燃尽的垃圾物（炉渣）通过排渣口排出，并将一次风从炉排片的下部送入，通过炉排片的空隙和其上的垃圾层进入到炉体，对垃圾进行干燥和燃烧的作用。
焚烧炉排在垃圾移动方向分为5段，每段炉排的下部都有独立封闭腔室的漏灰斗，承接炉排片间的微小垃圾物及漏灰，并通过输送机排出。同时在每段漏灰斗上都有一次风的接口，一次风从此处送入，根据功能不同，送入的一次风量也不同。
3余热锅炉结构简述
余热锅炉采用自然循环水管锅炉、立式结构、
表1
热轧螺纹钢锅炉设计参数垃圾处理量/(t ·d -1)运行负荷
范围/%额定蒸发量/(t ·h -1)
额定蒸汽活性炭面膜
压力/MPa(G)
额定蒸汽
温度/℃给水温度/℃锅炉排烟温度/℃排污率/%
锅炉设计热效率/%250
60～120
20
4.0
400
130人工智能垃圾桶
190
1
75.5
表2
垃圾元素分析(C)/%(H)/%(O)/%(N)/%(S)/%(Cl)/%(水分)/%(灰分)/%低位热值/（kJ ·kg -1）强力胶配方
18.34
2.62
8.21
0.41
0.02
0.40
51.00
19.00
6280
炉膛宽度（两侧水冷壁中心线间距离）炉膛深度（前后水冷壁中心线间距离）锅筒中心线标高
锅炉最高点
标高锅炉运转层
标高锅炉深度(进料斗ZZ —Z5柱距离)锅炉宽度
（Z1—Z1柱距离）
5120
3700
32000
34250
7000
23200
6800
表3
锅炉基本尺寸mm
顶部悬吊、室内布置。设计布置4个垂直烟道。第1烟道
为没有对流受热面的膜式壁。第2烟道和第3烟道为膜式壁，在第2烟道下部设置有蒸发受热面；在第3烟道布置有烟气空气预热器及高温、中温、低温过热器，并在高温、中温、低温过热器之间布置了喷水减温器，用来调节
过热器出口汽温。第4烟道为护板结构，内
部装有省煤器管束。位于第2和第3烟道下的灰斗为非水冷式，内部衬有耐火材料。构架采用钢结构，按7度地震设防设计。该余热锅炉的热力计算汇总如表4。
3.1
炉膛及水冷壁（
第1、2、3烟道）焚烧炉膛上部布置3个膜式壁烟道，第1、第3烟道烟气向上流动，第2烟道烟气向下流动。膜式壁由管子和鳍片焊接而成，四周的膜式壁从上到下组成1个密封的烟室。水冷壁管的两端与不同的供给集箱和汇集集箱相接。第1烟道的后墙也是第1烟道的前墙，同样，第1烟道的后墙也是第3烟道的前墙。在第2烟道的上部留有1个由拉稀管形成的烟窗。锅炉第2、第3烟道灰斗，及第4烟道灰斗由钢板制成，敷设耐火和（或）保温材料。灰斗底部出口设有接口；灰斗上设有人孔门。3.2
蒸发受热面
蒸发受热面布置在第2烟道的出口，由碳钢管
束制成焊接在水冷壁上；由于它位于高温过热器之前，可以起到保护高温过热器的作用。3.3
空气预热器
本锅炉采用烟气空气预热器与蒸汽空气预热器
加热一次风。蒸汽空气预热器分二级，第一级把空气从20℃加热到140℃，第二级把空气从140℃加热到220℃，一级蒸汽空气预热器用汽轮机的低压蒸汽对空气进行加热；二级蒸汽空气预热器用锅筒的饱和蒸汽进行加热。
高温烟气式空气预热器布置在第3烟道进口处、高温过热器前，利用高温烟气把从二级蒸汽空气预热器引入的220℃空气加热至280℃后，作为一次风然后引入炉排。烟气空气预热器由76mm ×6mm 的管子和进出口风管集箱组成，管子材料为0Cr25Ni20，空气在管内纵向流动，烟气在管外横向
冲刷。
3.4过热器
过热器布置在第3烟道内，由低温、中温和高温三级过热器组成。为了在不同负荷情况下，控制蒸汽温度，在低温、中温间和中温、高温间布置有两级喷水减温器。高温过热器按烟气流向顺列布置，低温、中温过热器逆流布置。中温和高温过热器由合金钢蛇形管组成，蛇形管与进口、出口集箱相连。低温过热器由碳钢蛇形管组成，蛇形管与进口、出口集箱相连。3.5
省煤器
为提高整个余热锅炉的热效率，余热锅炉装备有省煤器，省煤器分四级布置。省煤器的目的是让给水进入锅筒之前进行加热。省煤器设有进口和出口集箱，在出口集箱和锅筒之间有连接管。3.6
清洁装置
由于第2烟道出口处烟温和管内介质温度都较
高，但是远低于ST （软化温度），更容易在受热面形成粘结灰。因此，在蒸发器入口处、烟气空气预热器入口处、高温过热器入口处、中温过热器入口处分别设置1层吹灰器，左右各2；中温过热器出口处、低温过热器入口处分别设置1层吹灰器，左右各2；各级省煤器分别设置1层吹灰器，每层2个，均布置在省煤器前墙；槽型分离器后设置2个吹灰器。单台锅炉布置激波吹灰器29台。3.7
配风及烟气再循环
配风分为焚烧炉排一次风及余热锅炉炉膛二次
风2部分。一次风由焚烧炉排下部给风，约占总风
表4
锅炉热力计算汇总（100%负荷，低位热值net,ar
=6280kJ/kg ）
部件受热面积/m 2
炉膛（第1烟道）735263263283.3——燃烬室（第2烟道）
603263263199.7——蒸发受热面56226326361.6 3.2—烟气空气预热器517220280145.1 4.037.8高温过热器464347400260.0 2.918.5中温过热器409296349260.0 2.715.4温度/℃
烟气出口工质进口工质出口平均速度/（m ·s -1）烟气工质低温过热器省煤器
361190
263130
296239
260.01280.1
2.52.9
12.60.42
量的75%左右。二次风分成第1烟道前拱喉口处的前二次风，占总风量的9%；后拱喉口处的后上二次风和后下二次风，各占总风量的8%，二次风取自炉顶风。
烟气再循环技术是采用引风机出口的烟气代替空气作为二次风，从而降低二次风通入区域烟气中氧气含量，有效控制NO的生成。
3.8辅助燃烧器
为保证烟气中二噁英充分分解，确保余热锅炉炉膛温度不低于850℃，在焚烧炉出口处配备了辅助燃烧器，燃料为轻柴油。当生活垃圾含水率较高，热值低，灰分过多时，为维持垃圾焚烧的稳定，投入辅助燃烧器，满足烟气温度850℃/2s要求，直到炉内温度达到要求后停止使用。
4运行及使用情况
这台垃圾焚烧及余热锅炉于2018年3月正式运行以来，出力全部达到设计要求，锅炉主要技术经济指标如表5所示。日处理垃圾250t，同时能让每吨垃圾发电52～62.5度，把250t垃圾烧成约40t 的渣滓，而这40t的渣滓又可制成道路用砖，真正实现了对城市生活垃圾的无害化、资源化、减量化处理，因而具有极高的经济效益和环保效益。
5结束语
多功能烧烤车
从垃圾处理方式来看，垃圾焚烧发电已经成为
城市生活垃圾处理的一个重要解决之道。该垃圾锅炉通过逆推和顺推复合炉排燃烧以及四垂直烟道、垂直顶支吊立式余热锅炉结构，具有结构紧凑、启动快速、垃圾处理彻底、可能源回收等特点，满足当前国家对环境的各项技术要求，又适合中国的垃圾特点，值得业界大力推广。
参考文献
[1]汪玉林.垃圾发电技术及工程实例[M].北京：化学工业出版
社,2003.
[2]张益，赵由才.生活垃圾焚烧技术[M].北京：化学工业出
版社,2000.
[3]何品晶，冯肃伟，邵立明.城市固体废物管理[M].北京：科学
出版社,2003.
[4]吴文伟.城市生活垃圾资源化[M].北京：科学出版社,2003.
[5]谢强.城市固体废弃物能源化利用技术[M].北京：化学工
业出版社,2004.
[6]杨慧芬.固体废物处理技术及工程应用[M].北京：机械工业
出版社,2004.
[7]屈超蜀，唐炜柏，代贵.城市生活垃圾处理工程[M].重庆:
重庆大学出版社,1994.
[8]白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术[M].北京：中国建筑工
业出版社,2009.
[9]张留.城市生活废弃物处理[M].上海：上海科学技术出版
社,1999.
[10]李国建，陈世和，邵立明.城市垃圾处理与处置[M].北京:
中国环境科学出版社,1992.
表5锅炉主要技术经济指标
锅炉计算效率/%排烟温度/℃最大连续蒸发量/(t·h-1)额度蒸发量/(t·h-1)设计燃料消耗量/(t·d-1)灰渣可燃物比例/%
75.519023.620.0250＜3
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议