摘要：通過對上海御橋生活垃圾焚燒發(fā)電廠前后5a的運行數(shù)據(jù)的比較，分析了生活垃圾焚燒爐混燒醫(yī)療廢棄物后運行參數(shù)的變化及其系統(tǒng)對運行工況、設(shè)備壽命及生產(chǎn)成本的影響。

1上海御橋生活垃圾焚燒發(fā)電廠概況

上海浦城熱電能源有限公司御橋生活垃圾焚燒發(fā)電廠是國內(nèi)首座千噸級現(xiàn)代化生活垃圾焚燒發(fā)電廠。2001年試點火成功，2002年通過168h試運行后正式投產(chǎn)運行并網(wǎng)發(fā)電，電廠設(shè)置3臺日焚燒330t垃圾的爐排，3臺自然循環(huán)水管鍋爐，每臺垃圾焚燒鍋爐配置1套煙氣凈化裝置，采用石灰漿中和反應(yīng)塔，袋式除塵器和活性炭噴人的組合工藝。余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供2臺8.5MW汽輪發(fā)電機組發(fā)電。額定日處理生活垃圾1000t、日發(fā)電量40萬kW·h。依靠完善的管理和現(xiàn)代化的流程，御橋發(fā)電廠實現(xiàn)了生活垃圾處理的減量化、資源化和無害化操作。

2007年初，經(jīng)上海市環(huán)境保護局、上海市危險廢物處理中心和上海市疾病預(yù)防控制中心等政府職能部門和有關(guān)專家建議由御橋發(fā)電廠在上海市醫(yī)療廢物焚燒爐新舊設(shè)備更替過度期間負責(zé)對醫(yī)療廢物（簡稱醫(yī)廢）焚燒處理。該廠于2007年9月到2009年12月正式焚燒醫(yī)廢。

2 生活垃圾焚燒爐焚燒醫(yī)廢系統(tǒng)運行工況分析

2.1系統(tǒng)主要運行參數(shù)分析

2005-2010年系統(tǒng)運行主要參數(shù)見表1

1)混合焚燒醫(yī)廢使得可燃物的整體熱值有了明顯提高，約為15%。但熱值的提高，對提高發(fā)電量的效果卻并不明顯。2008年和2009年焚燒的醫(yī)廢量接近，但2008年由于剛剛接觸混燒醫(yī)廢，還不熟悉其特性，故提高還不明顯，但2009年已經(jīng)有了燃燒醫(yī)廢1a的實際運行經(jīng)驗，則在同樣的情況下熱值明顯提高了。因此，發(fā)電量的多少除了和可燃物的熱值、成分、特性有關(guān)外，還和設(shè)備檢修計劃、垃圾量的多少、運行技術(shù)水平、調(diào)整燃燒方式等多種因素有關(guān)。

2）降低了全年的燃油消耗量。但熱值的提高對降低燃油消耗量的效果并不明顯。根據(jù)實際運行經(jīng)驗，燃油主要消耗在鍋爐啟停時的暖爐升溫過程、爐內(nèi)保溫材料更新后的烘爐過程、冬天爐內(nèi)溫度低于設(shè)計要求時的助燃。

3）鍋爐負載接近甚至超過滿負載。雖然從“平均負載”看是接近滿負載，但如扣除鍋爐檢修時間、啟停時間、其實在日常運行中巳經(jīng)有短時段超負載現(xiàn)象的發(fā)生。這種現(xiàn)象的發(fā)生是受醫(yī)廢收集、運輸及防疫的要求所致，一般醫(yī)廢收集運送到焚燒廠時間在8:00一13:00，而受醫(yī)廢不能儲存的條件限制，醫(yī)廢在進廠后就必須馬上焚燒，這就直接導(dǎo)致在此時段爐內(nèi)可燃物的熱值是全天最高的。熱值在短時間內(nèi)突然大幅度提高，不可避免地會使鍋爐瞬間超載。為了減少這種超載現(xiàn)象，但又要確保符合防疫的規(guī)定和要求，采取了在此時段內(nèi)將醫(yī)廢和生活垃圾摻雜攪拌的處理方法，以盡量使熱值均勻而不突變。

2.2系統(tǒng)其他運行參數(shù)分析

系統(tǒng)其他運行參數(shù)見表2。

表2 2005-2010年系統(tǒng)其他運行參數(shù)合計

1)隨著可燃物熱值的提高，燃燼率也同時提高，直接降低了爐渣產(chǎn)生量20%-25%。但2010年通過提高運行技術(shù)水平、調(diào)整燃燒方式，同樣能提高燃燒效率，降低爐渣產(chǎn)生量。

2）焚燒醫(yī)廢后，由于醫(yī)廢中含有大量的塑料類制品，經(jīng)焚燒后酸根離子增多，增加了煙氣處理的負荷。為了使排放煙氣的指標(biāo)達標(biāo)，在實際運行中增加了石灰的量（約60%）以中和焚燒中產(chǎn)生的酸根離子，同時也增加了活性炭的量以增加吸附力。

3）隨著燃燼率的提高、爐渣產(chǎn)量的降低、石灰和活性炭的過量投入，勢必會使飛灰的產(chǎn)生量相應(yīng)增加。

3生活垃圾焚燒爐混燒醫(yī)庭對設(shè)備材質(zhì)的影晌

3.1耐火材料的大面積損壞

1)爐內(nèi)耐火磚的大面積脫落。由于醫(yī)療垃圾熱值高于常規(guī)的生活垃圾，在實際焚燒過程中使得爐膛的溫度大于設(shè)計爐溫，火焰中心的溫度約提高了200℃，造成爐內(nèi)耐火磚的實際膨脹超出設(shè)計/安裝的膨脹余量，并進而使磚與磚之間產(chǎn)生強大的擠壓應(yīng)力，最終導(dǎo)致耐火磚脫落。其中還有部分高溫腐蝕煙氣進入耐火磚和爐墻鋼結(jié)構(gòu)的間隙，造成耐火磚的鉤釘腐蝕折斷，也直接導(dǎo)致爐內(nèi)耐火磚大面積脫落，如圖1-2所示。

圖1 2008年3月#I爐爐修時耐火磚大面積脫落情況

圖2 2008年6月#2爐修時爐內(nèi)膛后罐耐火磚大面積脫落情況

2）前拱的耐火材料大面積損壞。由于醫(yī)療垃圾的熱值高、揮發(fā)分高、燃點低，在焚燒過程中著火時間提前，使得垃段在爐排的燃燒段前移約1.5m，該處在設(shè)計時是生活垃圾的干燥段，在干燥段著火，火焰直接碰觸燃燒室的前拱，造成前拱大面積損壞。如圖3--6所示。

圖3 2006年沒有焚燒醫(yī)療垃圾時前

圖4焚燒醫(yī)療運行中，前拱發(fā)生的損拱的現(xiàn)象

圖5 2008年1月#I爐爐內(nèi)檢查

圖6 2008年6月#2爐小修中爐所發(fā)現(xiàn)的前拱損壞情況

通過實拍圖片的比較，很容易看出：自從焚燒醫(yī)廢以來，電廠3臺爐的前拱損壞程度非常嚴(yán)重。在每次修復(fù)施工完成以后，都必須進行烘爐，期間需要消越大量柴油，全年進行的6次爐內(nèi)耐火材料的修復(fù)，其中1次烘爐時間為48h，其余5次為24h，一共為168h.烘爐期間的燃燒器流量平均400kg/h，總耗油量約67t。

3.2過熱器護瓦的損壞

由于在焚燒醫(yī)廢時煙氣溫度的增高，導(dǎo)致過熱器管組部件高溫腐蝕加劇，特別是過熱器護瓦的損壞情況特別嚴(yán)重，見圖7-8。

圖7 2006年#3爐大修中過熱翻損壞情況 圖8 2008年1月份#3爐大修中過熱器損壞情況

由圖可見，表面的過熱器護瓦嚴(yán)重腐蝕，在2008年的6次大小修復(fù)中，更換的過熱器護瓦達500余塊。

3.3爐管損壞嚴(yán)重

正常焚燒生活垃圾時，在鍋爐滿負荷運行時蒸發(fā)量約穩(wěn)定在30t/h（此設(shè)計值為29.3t/h)， 爐膛溫度穩(wěn)定在800℃ 左右，過熱器進口爐溫在680℃左右（此設(shè)計值溫度不超過720℃），過熱器出口煙溫在420℃左右（此設(shè)計值溫度不超過460℃）。

但混燒醫(yī)廢后，由于醫(yī)廢進爐時間集中在8:00-13:00，故此時間段內(nèi)可燃物的熱值是全天最高的。熱值在短時間內(nèi)突然大幅度提高，不可避免地會使鍋爐超負荷運行，此時的運行參數(shù)為蒸發(fā)量34t/h（根據(jù)運行記錄最高瞬間曾達37t/h），爐膛溫度達870℃左右，過熱器進口爐溫達740℃左右，過熱器出口爐溫在470℃左右。由于焚燒醫(yī)廢時經(jīng)常性的在超負荷超溫工況下運行，直接導(dǎo)致了爐管的嚴(yán)重損壞。2008年#3爐爐管在運行中發(fā)生爆管緊急停爐1次，在其余的5次大小修復(fù)結(jié)束、啟動前的水壓試驗都發(fā)現(xiàn)了爐管有裂縫漏水的現(xiàn)象。

3.4爐排的損壞

由于醫(yī)廢垃圾熱值高，在焚燒過程中爐排的熱負荷劇增，而且因為著火點集中，多處出現(xiàn)爐排燒壞、表面金屬融化，2008年總共更換爐排超過250塊。對比2008年和2007年的爐排狀況見圖9-10。

圖9 2007年大修時（未燃燒醫(yī)療廢物）

圖10 2008年大修時（已燃燒醫(yī)療廢物）的爐排損壞情況

通過比較，可見2007年的爐排只有磨損現(xiàn)象，而2008年的爐排可以清晰地看到燒穿孔。

3.5過熱器積灰嚴(yán)重

圖11 2006年鍋爐大修時（未燃燒醫(yī)療 廢物）

圖12 2008年鍋爐大修時（已燃燒醫(yī)療廢物）所拍過熱器積灰情況

通過圖11-12比較可見：由于醫(yī)廢垃圾在焚燒中的溫度高、灰熔點低，使得鍋爐過熱器積灰嚴(yán)重，解釋了燃燼率提高，爐渣產(chǎn)生量降低，石灰和活性炭投入量增加，飛灰的產(chǎn)生量卻沒有同步增加的原因，即積灰嚴(yán)重。為了適應(yīng)醫(yī)費垃圾的焚燒、該廠于2008年對原有的吹灰器進行改造以降低積灰。

3.6輸灰設(shè)備的腐蝕

由于醫(yī)廢燃燒產(chǎn)物的腐蝕性強，造成大量的輸灰設(shè)備因為外殼腐爛而不得不更換，主要有：布袋除塵器的灰斗、輸灰鏈、斗提機。

通過圖13-14比較可以看出：布袋除塵器的灰斗的腐蝕損壞嚴(yán)重，為此，2008年11月進行灰斗改造澆注以防止灰斗腐蝕。

圖13 2006年大修時所拍灰斗的一角

圖14 2006年大修時發(fā)現(xiàn)腐爛所拍灰斗的一角

因腐蝕嚴(yán)重，斗提機不得不更換，輸灰鏈也要拆除外保溫后大面積修補。2008年對一條輸灰線進行了修復(fù)輸灰鏈、更換斗提機、重做外保溫的工作。另外一條線在2009年也進行了相同工作。

4.生活垃極焚燒爐混燒醫(yī)庭主要增加的運行成本分析

4.1日常運行消耗

1）為了在焚燒醫(yī)廢時讓排放的煙氣達標(biāo)，必然增加日常煙氣處理費用。實際運行中發(fā)現(xiàn)，醫(yī)廢的焚燒使得活性炭的消耗每月平均增加約1t。

2）由于焚燒醫(yī)廢，加強了對環(huán)保監(jiān)測的力度，使得原來每年的環(huán)保監(jiān)測費由30萬元上升到90萬元。

3）為了焚燒醫(yī)廢而專門配備的人員成本。

4）為了日常防疫的需要而采取的防疫措施。

4.2設(shè)備損壞更新

1）在2008年的6次大小修復(fù)，為了修復(fù)爐墻，消耗各種規(guī)格耐火磚達1000余塊。

2）前拱澆注料損壞修復(fù)，因此烘爐而產(chǎn)生的燃油消耗。

3）過熱器護瓦損壞更新。

4）爐管損壞及更新，以及因此而引起停爐的運行經(jīng)濟損失。

5）爐排損壞及更新。

6）輸灰鏈、斗提機修復(fù)更換及重做外保溫。

4.3系統(tǒng)改造

1）為了醫(yī)廢防疫的需要而進行的進料系統(tǒng)的改造。

2）為了降低積灰而進行的吹灰器改造。

3）為防止布袋除塵器的灰斗的腐蝕而進行灰斗改造澆注。

5結(jié)論

生活垃圾焚燒爐混燒醫(yī)療廢物在技術(shù)上完全能夠滿足各項指標(biāo)和要求，但對運行經(jīng)濟和設(shè)備壽命管理卻未必有利。因此，生活垃圾焚燒爐可以作為醫(yī)廢焚燒的應(yīng)急措施之一，卻不利于長期混燒醫(yī)廢。