提高垃圾焚烧电厂锅炉效率的关键措施分析

  2025-12-18         0次

随着城市化进程的加速，垃圾产生量持续攀升，垃圾焚烧发电作为 “减量化、无害化、资源化” 的核心技术路径，已成为城市固废处理的主流方案。锅炉作为垃圾焚烧电厂的核心能量转换设备，其运行效率直接决定了电厂的发电效率、环保性能与经济效益。当前，我国垃圾焚烧电厂普遍面临垃圾成分复杂、燃烧稳定性差、锅炉热损失较大等问题，导致锅炉效率难以达到设计最优值。本文结合垃圾焚烧锅炉的运行特性，从燃烧优化、受热面优化、系统改造、运维管理四个维度，系统分析提高锅炉效率的关键技术措施与实践路径。

一、优化燃烧工况，筑牢效率提升基础

垃圾成分的不确定性是影响锅炉燃烧效率的首要因素，垃圾热值波动、含水率差异、组分复杂性均会导致燃烧不充分、炉膛温度不均等问题，进而造成机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失增加。优化燃烧工况的核心在于实现垃圾的稳定、完全燃烧，具体可从以下三方面着手：

（一）精准控制垃圾预处理与进料系统

垃圾预处理环节需强化筛分、破碎与干燥工艺，通过振动筛去除大块不可燃物（如砖石、金属），减少锅炉炉膛结焦与磨损风险；利用破碎机将垃圾粒径控制在合理范围（通常建议≤300mm），提升燃烧均匀性；设置干燥棚或热风干燥装置，降低垃圾含水率至 30% 以下，避免因水分过高导致炉膛温度过低、燃烧延迟。进料系统应采用变频调速给料机，根据炉膛温度、烟气氧含量等实时参数动态调整进料速率，确保炉膛内垃圾料层厚度稳定（一般维持在 600-800mm），避免料层过厚导致通风不畅，或料层过薄造成热量流失。

（二）优化炉膛燃烧参数调控

炉膛温度是影响燃烧效率的关键指标，需将主燃区温度稳定在 850℃以上（兼顾环保要求与燃烧效率），通过调整一次风、二次风的风量配比与送风方式，强化炉膛内气流扰动与混合。一次风采用底送风方式，控制风速为 1.5-2.5m/s，确保垃圾层充分通风燃烧；二次风从炉膛中部或上部送入，风速高于一次风，形成旋流气流，延长烟气停留时间，减少未燃尽碳颗粒排放。同时，通过在线监测系统实时跟踪炉膛温度、烟气氧含量（控制在 6%-10%）、CO 浓度等参数，动态调整送风总量与一、二次风配比，实现燃烧过程的闭环控制。

（三）强化炉排运行优化

炉排作为垃圾燃烧的承载装置，其运行状态直接影响燃烧均匀性与完全性。针对不同类型炉排（如往复式、循环流化床式），优化炉排转速、分段送风比例与炉排倾角：往复式炉排转速控制在 0.5-1.5m/h，通过分段调节炉排运动速度，使垃圾在干燥段、燃烧段、燃尽段的停留时间满足工艺要求（总停留时间≥2h）；循环流化床炉排需优化床料高度（维持在 0.8-1.2m）与流化风速，确保床料均匀流化，避免局部结焦或熄火。此外，定期检查炉排片磨损情况，及时更换损坏部件，保证炉排密封性能，减少漏风损失。

二、优化受热面设计与清洁，降低热损失

锅炉受热面（包括水冷壁、过热器、省煤器等）的换热效率直接影响锅炉热效率，受热面积灰、结焦与腐蚀是导致换热效率下降的主要原因，需通过优化受热面设计与强化清洁维护，降低排烟热损失与散热损失。

（一）优化受热面结构设计

根据垃圾焚烧烟气特性（含尘量高、腐蚀性强），优化受热面布置与结构参数：采用膜式水冷壁结构，减少受热面积灰死角；过热器、省煤器采用错列布置方式，提高烟气冲刷强度，增强换热效果；针对高温段受热面（如炉膛出口过热器），选用耐高温、耐腐蚀的合金材料（如 310S 不锈钢），延长受热面使用寿命。同时，合理设计受热面烟气流速（控制在 8-12m/s），既保证换热效率，又避免烟气流速过高导致受热面磨损。

（二）强化受热面在线清洁与定期维护

建立受热面定期清洁机制，采用 “在线清灰 + 定期离线清理” 相结合的方式：在线清灰采用蒸汽吹灰或脉冲吹灰技术，根据受热面积灰情况设定清灰周期（一般为 2-4h / 次），针对易积灰区域（如省煤器管束）增加吹灰点密度；定期离线清理采用高压水冲洗或机械清理方式，对受热面表面积灰、结焦进行彻底清除，尤其在锅炉停炉检修期间，需对受热面进行全面检查与清洁。此外，在受热面表面喷涂防磨、防腐蚀涂层（如陶瓷涂层），减少积灰与腐蚀对换热效率的影响。

（三）降低排烟热损失

排烟热损失是锅炉主要热损失之一（占总热损失的 40%-60%），需通过优化尾部受热面设计与回收排烟余热，降低排烟温度。在锅炉尾部增设低温省煤器或空气预热器，利用排烟余热加热给水或燃烧所需空气，将排烟温度从 180-220℃降至 120-150℃，可使锅炉热效率提升 3%-5%。同时，加强锅炉尾部烟道密封设计，减少漏风损失（控制漏风率≤5%），避免冷空气混入导致排烟温度升高。

三、推进系统技术改造，挖掘效率提升潜力

针对现有垃圾焚烧锅炉存在的设计缺陷或技术瓶颈，通过关键系统技术改造，突破效率提升瓶颈，主要包括燃烧系统升级、余热利用优化与自动化控制系统改造三个方面。

（一）燃烧系统技术升级

对于老旧锅炉，可采用循环流化床燃烧技术改造，该技术具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低等优势，能有效处理低热值、高水分垃圾，燃烧效率可达 95% 以上。此外，引入垃圾衍生燃料（RDF）制备系统，将垃圾经过破碎、干燥、分选、成型等工艺制成 RDF，提高燃料热值稳定性，改善燃烧工况，降低锅炉运行波动。对于大型垃圾焚烧电厂，可采用分级燃烧技术，通过设置主燃室与再燃室，在再燃室内喷入二次燃料（如天然气、生物质燃料），进一步降低未燃尽碳含量，提升燃烧效率。

（二）余热利用系统优化

优化锅炉蒸汽参数，将传统中温中压（4.0MPa、450℃）蒸汽系统升级为高温高压（9.8MPa、540℃）或超高温超高压系统，可显著提高蒸汽焓值，提升发电效率。同时，完善余热回收系统，在汽轮机排汽端增设凝汽器与余热换热器，回收凝结水余热用于加热锅炉给水或厂区生活用水；对于垃圾渗滤液处理系统，利用锅炉排烟余热加热渗滤液，提高处理效率的同时降低能耗。此外，合理配置余热锅炉与汽轮机的匹配参数，避免蒸汽参数不匹配导致的能量损失。

（三）自动化控制系统升级

引入先进的自动化控制系统（如 DCS 分布式控制系统、PLC 可编程逻辑控制器），实现锅炉运行全过程的智能化监测与调控。通过安装炉膛温度场监测系统、烟气成分在线分析仪、受热面壁温监测传感器等设备，实时采集运行数据，利用大数据分析与人工智能算法优化燃烧参数、清灰周期与进料速率，实现 “自学习、自调整” 的智能运行模式。例如，基于垃圾成分预测模型，提前调整燃烧系统参数，避免因垃圾热值突变导致的燃烧不稳定；通过受热面积灰趋势分析，优化吹灰时机与强度，减少无效清灰与过度清灰造成的能量损失。

四、强化运维管理，保障高效稳定运行

锅炉效率的提升不仅依赖技术改造，更需要完善的运维管理体系作为支撑，通过规范操作流程、加强设备维护与人员培训，确保各项技术措施落地见效。

（一）规范运行操作流程

制定标准化的运行操作手册，明确不同工况下的操作规范（如启停机流程、垃圾进料要求、燃烧参数控制范围等），避免因人为操作失误导致的效率下降。建立运行数据记录与分析制度，每日统计锅炉热效率、排烟温度、燃料消耗等关键指标，分析偏差原因并及时调整。例如，当排烟温度异常升高时，排查受热面积灰或漏风问题；当机械不完全燃烧热损失增加时，优化炉排转速或送风配比。

（二）加强设备全生命周期管理

建立设备定期巡检与维护制度，重点关注炉排、风机、除尘器、吹灰器等关键设备的运行状态，及时发现并处理设备故障。例如，定期检查风机叶轮磨损情况，调整风机转速与风压，确保送风效率；定期维护除尘器（如布袋除尘器的滤袋更换、静电除尘器的电极清洁），降低烟气含尘量，减少受热面积灰；对锅炉承压部件进行定期无损检测，防范腐蚀与疲劳损伤导致的泄漏风险。同时，建立设备台账，记录设备运行年限、维护历史与故障情况，制定科学的大修、改造计划，延长设备使用寿命。

（三）提升运维人员专业素养

加强运维人员的技术培训，内容涵盖锅炉工作原理、燃烧系统调控、自动化设备操作、故障诊断与处理等方面，提高人员对复杂工况的应对能力。定期组织技能竞赛与案例分析会，分享高效运行经验与故障处理技巧，形成 “比学赶超” 的良好氛围。此外，引入第三方技术咨询服务，邀请行业专家进行现场指导，解决运维过程中的技术难题，持续优化运行策略。

提高垃圾焚烧电厂锅炉效率是一项系统工程，需结合技术改造与管理创新，从燃烧优化、受热面清洁、系统升级与运维管理四个维度协同发力。通过精准控制燃烧工况、降低热损失、推进技术改造与强化运维管理，可有效提升锅炉热效率，降低能耗与污染物排放，实现经济效益、环境效益与社会效益的统一。未来，随着垃圾焚烧技术的不断进步，智能化燃烧控制、高效余热回收、低碳化改造等将成为锅炉效率提升的重要方向，为垃圾焚烧发电行业的高质量发展提供有力支撑。