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達標，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)生強大的擠壓應力，最終導致耐火磚脫落。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重。在每次修復施工完成以后，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，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重腐蝕，在2008年的6次大小修復中，更換的過熱器護瓦達500余塊。

3.3爐管損壞嚴重

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，直接導致了爐管的嚴重損壞。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，即積灰嚴重。為了適應醫(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，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，為了修復爐墻，消耗各種規(guī)格耐火磚達1000余塊。

2）前拱澆注料損壞修復，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)廢焚燒的應急措施之一，卻不利于長期混燒醫(yī)廢。