摘要：随着社会不断进步和发展，生活垃圾热值逐渐提高，给余热锅炉受热面的安全运行带来巨大挑战。生活垃圾焚烧炉烟气成分复杂，锅炉受热面很容易发生腐蚀，尤其是三级过热器烟气温度较高，高温腐蚀、酸性气体腐蚀等问题更加突出。为此，本文以垃圾焚烧厂余热锅炉为研究对象，对余热锅炉隔墙水冷壁进行改造，通过对改造后各参数进行跟踪分析。
关键词：余热锅炉；隔墙水冷壁；高温腐蚀
1、概述
上海环境集团再生能源运营管理有限公司老港分公司是国内最大的生活垃圾焚烧发电厂之一，生活垃圾焚烧炉引进日本Hitz往复式机械炉排炉，余热锅炉为无锡华光锅炉制造厂生产，单台焚烧炉生活垃圾处理能力为750t/d，余热锅炉的额定蒸发量为70.6t/h，锅炉主蒸汽的额定参数为4.0MPa/400℃，生活垃圾设计低位热值为7118kJ/kg。
2、运行中存在问题
通过对入炉垃圾取样化验，低位热值均在9000-10000kJ/kg之间，有时甚至超过10000kJ/kg，受生活垃圾热值升高及余热锅炉受热面结焦、积灰影响，三级过热器入口温度超过设计温度，加上烟气中含有HCL、SO2、CL2等酸性气体成分，三级过热器高温腐蚀加剧，容易发生爆管，严重影响锅炉的安全运行。
通过查阅相关资料，当受热面管壁温度达到470℃时，锅炉受热面腐蚀速度开始加剧，在630℃附近腐蚀速度达到最高值。为保证锅炉安全，需降低负荷运行，影响垃圾焚烧量和锅炉效率。
3、改造方案
余热锅炉为卧式结构，烟气系统设计为四个烟道，一烟道为焚烧炉出口上升烟道，二烟道为下降烟道，三烟道为上升烟道，四烟道为水平烟道，三级过热器布置在水平烟道入口处蒸发器之后。锅炉烟气系统三烟道空间是10507mm×3360mm，此空间没有布置受热面，通过对二三烟道隔墙水冷壁结构及三烟道空间进行分析，与日立造船、无锡华光锅炉制造厂进行论证，决定充分利用三烟道空间，在三烟道内增加蒸发受热面，起到降低余热锅炉水平烟道入口烟温，提高锅炉出力。按照制定的技改方案，利用机组大修机会进行改造，共增加受热面99片，总面积为380m2，材质20G/GB5310，管径φ38×5mm。如下图所示：
二三烟道隔墙水冷壁改造示意图
此次改造涉及锅炉汽水循环系统、风烟系统等，为保证汽水系统、风烟系统正常运行，在改造前进行了详细的技术论证和评估，解决了以下技术难题：
3.1增加的受热面在三烟道内与隔墙水冷壁连通，呈卧式布置，对改造区域的隔墙水冷壁通流面积进行调整。通过加节流孔的方式将该段隔墙水冷壁流通量调整为20%，改造后增加的受热面流通量为80%，保证隔墙水冷壁及增加的受热面不超温。
3.2为保证改造后水循环正常运行，防止新增加的受热面发生水循环停滞现象造成爆管，从隔墙水冷壁延伸出的水冷壁管道设计一定倾斜角，有利于水循环稳定正常
3.3防止改造后三烟道流通面积减小，新增受热面结焦、积灰，引风机出力增加，采取了相邻两根隔墙水冷壁在不同高度交错布置，加强了烟气的扰动、混合，有利于对流换热。
3.4防止烟气冲刷造成新增加受热面管道磨损，在每一组新增加受热面最下面一根管道迎风侧加装防磨护瓦。
3.5防止改造后新增加受热面结焦、积灰，影响锅炉安全、经济运行，在该区域烟道两侧各增加一组激波吹灰装置，定期进行吹灰，保证受热面清洁。
4、改造后效果
4.1烟气阻力的影响
由上表可以看出，在相同烟气量及炉膛负压情况下，蒸发器出入口负压、三过入口负压及引风机电流均无明显变化，烟气阻力无明显影响。
4.2运行主参数对比和经济分析
从上表可以看出，在满足蒸汽温度和压力的情况下，锅炉出力能稳定运行在70T/h，比改造前增加出力1.5T/h，每小时多发电320kWh，按全年运行8000小时，每度电0.65元计算，全年可创收208万元。
4.3烟温对比
从上表可以看出，在负荷增加的情况下，三过入口烟温下降97℃，三过出口烟温下降106℃。三过入口烟气温度下降明显，减轻三级过热器高温腐蚀。
4.4二噁英的影响
从改造前后二噁英检测结果可以看出，烟气温度下降，缩短烟气急冷段时间，对抑制二噁英低温再次合成具有积极作用。
5、结束语
此次隔墙水冷壁改造，投资总费用为150万元，一年内即可收回成本，产生了较好的安全、环保、经济效益。
论文作者:朱四六
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
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