尹水娥，刘晶昊，李樱，宋薇，丁兆勇，云松，蒲志红

（1.中国城市建设研究院有限公司，北京100120；2.环保部对外合作中心，北京100036）

生活垃圾焚烧发电设施的诊断与提升
——以中山北部基地垃圾焚烧厂为例

尹水娥1，刘晶昊1，李樱2，宋薇1，丁兆勇1，云松1，蒲志红1

（1.中国城市建设研究院有限公司，北京100120；2.环保部对外合作中心，北京100036）

介绍了生活垃圾焚烧发电厂的诊断方法，分析了诊断的重点；并运用此方法对中山北部基地垃圾焚烧发电厂进行诊断，根据对各系统、设备的调查结果，提出了改造提升方案，并进行了综合评价和经济分析。

生活垃圾；焚烧厂；诊断；提升

焚烧是当前我国重要的生活垃圾处理方式。截至2015年底，投入运行的生活垃圾焚烧发电厂有222座，总处理能力为2.2×105t/d，总装机约为4 300 MW，其中采用炉排炉的焚烧发电厂有140座，合计处理能力达到1.38×105t/d，装机达到2 520 MW。根据“十三五”生活垃圾无害化处理设施规划，到2020年底，我国将建成近400座焚烧厂，总处理能力达到5.2×105t/d，焚烧比例占垃圾处理的50%以上。

从1986年深圳清水河垃圾焚烧厂建成开始，我国垃圾焚烧经历了十多年的发展，垃圾焚烧厂建设管理水平有了很大的提升。但是，垃圾焚烧处理设施以机电设备为主，具有一定的使用年限，长年累月在高温腐蚀环境下运行，逐渐老化，需要经常进行诊断与提升。尤其是面对当前公众对于焚烧厂的普遍关注以及环保标准不断提高的情况，我国将有一批垃圾焚烧厂需要进行改造升级。为此，有必要对老旧焚烧厂进行提升改造研究。通过对焚烧设施诊断方法学的研究，发现焚烧厂运行管理中存在的问题，并根据问题产生的原因，借鉴国外先进经验，从而提出相应的解决方案。

1 垃圾焚烧发电厂的诊断

国外有些焚烧厂连续运行30～40 a，绝非靠日常的例行检修能达到，期间需要经历多次大幅度的诊断与提升。借鉴日本和我国台湾的经验，当焚烧厂运行了一定的年限，各设备出现了老化现象后，需要给焚烧厂做一次整体诊断，包括诊断范围的确定、诊断的指标、诊断的项目和诊断的内容等。

1）诊断的范围。一般老旧焚烧厂设备状态及运营情况，包括垃圾接收系统、焚烧系统、燃烧烟气冷却系统、烟气处理系统、余热利用系统、飞灰稳定化系统、炉渣出灰及输送系统、厂房暖通系统、电气控制系统、仪表系统、废水处理系统以及土木建筑。

2）调查的项目。主要是设备检查和效能评估。图1为生活垃圾焚烧设施诊断方法总体设计。

图1 生活垃圾焚烧设施诊断方法总体设计

3）诊断内容。焚烧厂设备检查主要涉及厂内各系统内的主要设备及其附件，比如静电除尘器包括除尘器本体，集尘、放电装置，灰尘排出装置，电气设备等，对每个部件进行仔细检查。主要方法有目测、测量和测试。检查判定：①查各系统或各部材的劣化、损伤程度，与新设备、部材做性能或材质的比较；②各系统或各部材的使用情况（温度等）是否适当，进行合理的使用条件与现状使用情况的比较；③各系统或各部材的使用残余寿命的估算，得出残余寿命和整改所需要的时间，可预测的故障内容与对策，改造、改修的对策；④导入新技术的可能性。

4）焚烧厂效能评估。主要是根据运营数据对各个系统逐个评估，主要方法为对比和计算。检查判定：①与设计值的比较；②与同类型的其他厂的指标对比。

5）需要查阅的资料。①工厂运营情况，其中包括各年度的垃圾进厂量、焚烧量以及炉渣量，垃圾进厂量/焚烧量以及炉渣量的历年变化，燃烧效率、蒸发效率的历年变化，燃烧效率/蒸发效率的历年变化；②垃圾成分以及焚烧残渣的资料，包括垃圾化学分析、燃烧残渣历年变化、热灼减率的历年变化；③烟气的有害气体的资料，包括有害气体浓度历年变化、粉尘浓度历年变化、硫氧化物浓度历年变化、烟气处理药品使用量历年变化；④废水相关资料，包括原水分析结果代表值、排放水分析结果代表值；⑤电量相关资料，主要是发电量以及上网电量、购入电量的历年变化；⑥各设备的维修相关资料。

2 案例分析

2.1 项目基本情况

中山北部基地垃圾焚烧发电厂于2009年正式投产运行，设计处理能力为1 000 t/d，渗沥液处理能力为450 t/d。项目建厂水平较高，垃圾吊、垃圾焚烧炉、燃烧器、布袋及烟气在线监测系统等主要设备均为国外进口。

项目自投产以来很多设备未曾按使用要求进行必要的检修维护，如炉排和锅炉炉管6 a未曾更换，2号汽轮机未曾执行过大修，致使目前多个系统无法正常运行，全厂总体工作效率不高，目前的垃圾处理能力只能达到800 t/d，而且厂用电率偏高。与此同时，随着公众环保意识的提高，环保标准也随之不断严格，焚烧厂的工艺技术以及设备状况已经难以达到新的排放标准的要求。

2.2 设备诊断

2台炉是同时建成，焚烧炉余热锅炉等主要设备运行及检修情况相当，本次诊断主要针对1#焚烧线展开，2#焚烧线检修工程量及内容可参考1#焚烧线来进行。

按照诊断方法对焚烧处理设施进行全面诊断，逐个检查每个系统和每个设备。以焚烧装置为例，发现推料器设备腐蚀、磨损严重，推料炉排间隙变大，致使有垃圾落入推料器下方渗沥液收集斗中造成堵塞。此外，推料器顶板和推料器炉排都有不同程度的脱落现象；第2单元至第4单元炉排磨损、腐蚀严重，转动炉排片与固定炉排片间隙过大，正常间隙应为3～5 mm，目前为25～30 mm，炉排有堵塞现象。炉排下滑动调整轴均有断裂、脱落现象发生。液压油管与设备接口处多有渗油现象；液压推杆由于长时间未检修更换，磨损严重，推杆变形，前后直径相差明显，如图2所示。

图2 液压推杆和炉排片的故障诊断

2.3 诊断评估

根据对各系统、设备的调查结果，给出综合评价及分析，依据CJJ 128—2009生活垃圾焚烧厂运行维护与安全技术规程中规定的各系统维护保养规定，特种设备的维护保养应按国家和行业有关规定，同时依据相应的操作规程执行，按照诊断判定进行分析。下面以焚烧装置为例。①炉排：炉排出现破损情况，2～4单元固定炉排和转动炉排磨损严重，间隙较大；炉排备品不足，导致年检无法更换，目前多阶无法正常动作。建议采购炉排备品，同时停炉对炉排进行全面的检测，对2～4单元破损炉排进行及时更换，桁架及导轮等原件进行清洁更换。针对助燃风出风口堵塞问题进行整改。②炉排液压装置：由于油污及油品问题，导致液压设备堵塞及漏油，实际运行中致使炉排动作异常。建议针对液压系统进行全面性管线除垢，检修各油压缸漏油问题，并选用合适的液压油品。炉排液压推杆磨损变形严重，建议全部更换。

在设备诊断基础上，查阅相关运营资料和报表，根据运营数据对各个系统逐个评估，以锅炉排烟温度高于设计值为例。根据现场DCS数据来看，锅炉的排烟温度达233℃，比正常的排烟温度高出30℃以上，结合蒸汽出口参数较低的实际情况，初步判断应该是过热器、省煤器等对流受热面积灰结渣，使烟气侧的放热热阻增大，传热恶化使水侧吸热量少，烟气的冷却效果差，导致排烟温度升高。结合现场调查发现，目前装有振打吹灰和激波吹灰2种方式，由于振打吹灰装置出现腐蚀、老化等原因，而激波吹灰效果达不到要求，使受热面结渣积灰严重，尤其是二级省煤器，堵塞了接近20排管，建议整体更换振打吹灰装置，整改、维护激波吹灰，整体更换二级省煤器装置，维护过热器和一级省煤器装置。

2.4 诊断经济性评估

对诊断提升方案进行经济性分析，主要包括整改需要的花费以及整改后提升的经济效益。本次改造最直接的经济效果可以实现增加垃圾处理量，增加吨垃圾发电量，降低厂用电率等方面，本测算按照3种工况进行测算并对比，经济效果非常显著。

1）现有工况：改造前入炉垃圾处理量为820 t/d，进厂垃圾约为860 t/d，吨入炉垃圾发电量320 kWh，厂用电率约为20%。

2）改造后保守工况：经改造后入炉垃圾量可达到970 t/d，入厂垃圾处理量达到1 030 t/d，吨入炉垃圾发电量340 kWh，项目厂用电率降低到17.5%。

3）改造后理想工况：经改造后入炉垃圾量可达到1 040 t/d，入厂垃圾处理量达到1 100 t/d，吨入炉垃圾发电量360 kWh，项目厂用电率降低到16.5%。

4）按照保守工况，762个工作日可收回整改投资（约为27.7个月）；按照理想工况，461个工作日可收回改造投资（约为17个月）。

本次整改在经济效益方面还体现在能够提升系统和设备运行效果，减少由于设备故障导致的计划外停炉，降低炉渣热灼减率，提升锅炉效率等方面，社会效益和环境效益非常明显。

［1］生活垃圾焚烧厂运行监管标准：CJJ/T 212—2015［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.

［2］生活垃圾焚烧厂评价标准：CJJ/T 137—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

Diagnosis and Improvement of Waste Incineration Facilities:A Case Study of the Waste Incineration Plant in the Base of the Northern Part of Zhongshan

Yin Shuie1，Liu Jinghao1，Li Ying2，Song Wei1，Ding Zhaoyong1，Yun Song1，Pu Zhihong1
（1.China Urban Construction Design&Research Institute Co.Ltd.，Beijing100120；2.Foreign Economic Cooperation Office，Ministry of Environmental Protection，Beijing100036）

We introduced the diagnosis method of waste incineration plant，analyzed the diagnosis key points，then used the method to diagnose the waste incineration plant in the base of the northern part of Zhongshan.According to the survey result，we put forward the improvement plan，and made the comprehensive assessment and economic analysis.

municipal solid waste；waste incineration plant；diagnosis；improvement

X705

B

1005-8206（2017）03-0094-03

尹水娥（1978—），高级工程师，主要从事固废处理及烟气污染物的控制研究工作。

E-mail：yinshuie@163.com。

2017-02-23