一台生活垃圾焚烧炉炉墙问题的原因分析及对策

2021-11-18余笑枫张钦华

家园·电力与科技 2021年10期

余笑枫张钦华

摘要：垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处理生活垃圾的最佳方式，正逐步取代传统的垃圾填埋处理方式。作为垃圾焚烧炉的重要组成部分，炉墙耐火材料的使用情况与焚烧炉的正常运行密切相关。本文介绍的生活垃圾焚烧炉炉墙问题的原因分析及对策，为生活垃圾焚烧炉的长期安全稳定运行，防止此类事故的再次发生提供了参考。

关键词：垃圾焚烧;炉墙问题;原因分析;预防措施

某生活垃圾发电厂的焚烧炉，运行一段时间后，焚烧炉炉膛两侧的炉墙出现鼓包问题，鼓包位置主要出现在二三级炉排上方位置，随着焚烧炉的持续运行，问题呈扩大趋势，直至引起局部脱落现象，导致被迫停爐处理，给生产单位造成较大的经济损失。

1事故概况

检查发现，炉膛内壁耐火砖表面结焦严重，局部焦块较大。整扇炉墙变形鼓出，二三级炉排上方处，变形最大。图1是停炉检查情况。将鼓包部位的砖墙拆开检查，发现有的拉钩被拉长变形变细，有部分拉钩断裂，拉钩与拉钩砖端的钢板脱落，拉钩作用已失效。中间层轻质隔热浇注料已完全成粉末状下沉，形成上方空洞，支承托架变形，不平整，连接焊缝开裂。拆除下来的耐火砖部分断裂，特别是拉钩砖，基本已无完好，其他部分的耐火砖尚完好。

2炉膛的结构型式

该焚烧炉的炉膛是绝热炉膛，炉膛面积较大。长度13.5米，炉排宽度10.8米，高度最高处达10米。两侧的炉墙结构见图2，两侧和后墙的炉墙结构见如图3。炉墙厚度520mm，左右两侧墙采用向火面表层为SiC耐火砖（厚 230mm），并且砖与砖之间采用公母砖配合，中间层为轻质隔热浇注料（厚60mm），底层为无石棉硅酸钙板（厚210mm）和硅酸铝耐火纤维板（厚20mm）。高度方向每隔约2米采用支承托板支承炉墙，支承托板下方设置宽20 mm的膨胀缝，长度方向每隔约3米左右设置宽20 mm的膨胀缝。两侧墙按一定间隔采用拉钩拉住表面的耐火砖，见图4。后墙采用向火面表层为低水泥高铝耐火浇注料（厚 200mm），中间层为轻质保温浇注料（厚90mm），底层为无石棉硅酸钙板（厚210mm）和硅酸铝耐火纤维板（厚20mm），炉墙抓钉材质采用 25Cr20Ni。后墙施工时在炉墙高度方向每1500mm留设深度100mm、宽8mm的膨胀缝。宽度方向每2000mm留设深度100mm、宽8mm的膨胀缝见图5。

3事故原因与分析

综合现场检查以及运行工况数据分析，得出以下结论：

（1）垃圾焚烧炉在运行过程中，垃圾成份比较复杂，热值不一致。各种垃圾一起投入燃烧，易造成焚烧炉燃烧工况不稳定，炉膛温度发生变化，波动较大时会引起超温运行。在这样的环境下耐火砖墙体承受剧烈高温的冲击后，膨胀规律不正常。焚烧炉内垃圾燃烧过程中产生的烟尘悬浮颗粒进入砖缝，并且不断地在炉墙表面堆积，当炉内温度降低时炉墙向火面的异形砖无法收缩，而炉墙中间的异形砖却能压缩回原来位置，造成异形砖倾斜。

（2）垃圾成份复杂，灰熔点温度差异性较大，炉膛温度很高，焚烧炉炉墙上出现严重的结焦，造成墙体承担悬重负荷，墙体前倾增大水平拉力，导致拉钩变形脱落断裂。原设计的托板长度和强度不够，托板最长端在耐火砖中心线处，炉墙结焦，其重心向外偏移，托板强度难以托住炉墙，造成需要拉钩分担炉墙垂直拉力。

（3）中间层采用轻质隔热浇注料，高温后粉化下沉压实导致下部炉墙向外鼓出。

（4）烟气通过砖墙缝隙与膨胀缝进入墙体，高温烟气腐蚀拉钩变细，减弱了拉钩对炉墙的强度。

4对策与建议

基于上述原因分析，制定了以下几点相应的对策和建议。

（1）随着经济水平的提高，垃圾热值逐渐增大，炉膛温度提高，需重新设置膨胀缝的位置和大小。在长度方向上，膨胀缝适当比原设计放大5mm，原来25mm的改成30mm，20mm的改成25mm。在高度方向上增加托梁，托梁底部增设膨胀缝，让炉墙有足够空间按预期膨胀。

（2）加强拉钩的强度，砌筑时视墙体情况增加拉钩砖及拉钩，按15～20%比例增加。

（3）托架上砌好一层耐火异形砖后，浇注一层碳化硅抗腐蚀浇注料，注料厚度150毫米，浇注料内用抓钉连接外壳钢板，将托架上的异形砖压紧，增加此区域的炉墙砼体强度，分层托住上面炉墙的重量。

（4）中间层采用轻质隔热保温砖，防止浇注料因施工捣不实出现高温粉化现象。

（5）修复施工时加强施工检查，特别要加强膨胀缝区域的施工检查。确保膨胀缝留设空间，要求膨胀缝留设空间宜大莫小，确保此处砖体的膨胀自由。加强对膨胀缝内部检查，膨胀缝空腔保持畅通，无杂物和硬残留物卡住，膨胀缝空腔内填充耐高温松软的耐火材料，确保烟气不会侵入膨胀缝空腔。

（6）锅炉运行时，避免炉墙结焦，避免长时间超负荷运行。每次停炉检修时，要对炉墙进行维护和检查，小心清理表面的焦块，检查膨胀缝区域时，应及时清理缝内的结焦物。

（7）设备技改可考虑采用风冷炉墙和水冷炉膛结构，降低炉膛温度。