生活垃圾焚烧炉混烧医疗废物的利与弊

摘要：通过对上海御桥生活垃圾焚烧发电厂前后5a的运行数据的比较，分析了生活垃圾焚烧炉混烧医疗废弃物后运行参数的变化及其系统对运行工况、设备寿命及生产成本的影响。

1上海御桥生活垃圾焚烧发电厂概况

上海浦城热电能源有限公司御桥生活垃圾焚烧发电厂是国内首座千吨级现代化生活垃圾焚烧发电厂。2001年试点火成功，2002年通过168h试运行后正式投产运行并网发电，电厂设置3台日焚烧330t垃圾的炉排，3台自然循环水管锅炉，每台垃圾焚烧锅炉配置1套烟气净化装置，采用石灰浆中和反应塔，袋式除尘器和活性炭喷人的组合工艺。余热锅炉产生的蒸汽供2台8.5MW汽轮发电机组发电。额定日处理生活垃圾1000t、日发电量40万kW·h。依靠完善的管理和现代化的流程，御桥发电厂实现了生活垃圾处理的减量化、资源化和无害化操作。

2007年初，经上海市环境保护局、上海市危险废物处理中心和上海市疾病预防控制中心等政府职能部门和有关专家建议由御桥发电厂在上海市医疗废物焚烧炉新旧设备更替过度期间负责对医疗废物（简称医废）焚烧处理。该厂于2007年9月到2009年12月正式焚烧医废。

2 生活垃圾焚烧炉焚烧医废系统运行工况分析

2.1系统主要运行参数分析

2005-2010年系统运行主要参数见表1

1)混合焚烧医废使得可燃物的整体热值有了明显提高，约为15%。但热值的提高，对提高发电量的效果却并不明显。2008年和2009年焚烧的医废量接近，但2008年由于刚刚接触混烧医废，还不熟悉其特性，故提高还不明显，但2009年已经有了燃烧医废1a的实际运行经验，则在同样的情况下热值明显提高了。因此，发电量的多少除了和可燃物的热值、成分、特性有关外，还和设备检修计划、垃圾量的多少、运行技术水平、调整燃烧方式等多种因素有关。

2）降低了全年的燃油消耗量。但热值的提高对降低燃油消耗量的效果并不明显。根据实际运行经验，燃油主要消耗在锅炉启停时的暖炉升温过程、炉内保温材料更新后的烘炉过程、冬天炉内温度低于设计要求时的助燃。

3）锅炉负载接近甚至超过满负载。虽然从“平均负载”看是接近满负载，但如扣除锅炉检修时间、启停时间、其实在日常运行中巳经有短时段超负载现象的发生。这种现象的发生是受医废收集、运输及防疫的要求所致，一般医废收集运送到焚烧厂时间在8:00一13:00，而受医废不能储存的条件限制，医废在进厂后就必须马上焚烧，这就直接导致在此时段炉内可燃物的热值是全天最高的。热值在短时间内突然大幅度提高，不可避免地会使锅炉瞬间超载。为了减少这种超载现象，但又要确保符合防疫的规定和要求，采取了在此时段内将医废和生活垃圾掺杂搅拌的处理方法，以尽量使热值均匀而不突变。

2.2系统其他运行参数分析

系统其他运行参数见表2。

表2 2005-2010年系统其他运行参数合计

1)随着可燃物热值的提高，燃烬率也同时提高，直接降低了炉渣产生量20%-25%。但2010年通过提高运行技术水平、调整燃烧方式，同样能提高燃烧效率，降低炉渣产生量。

2）焚烧医废后，由于医废中含有大量的塑料类制品，经焚烧后酸根离子增多，增加了烟气处理的负荷。为了使排放烟气的指标达标，在实际运行中增加了石灰的量（约60%）以中和焚烧中产生的酸根离子，同时也增加了活性炭的量以增加吸附力。

3）随着燃烬率的提高、炉渣产量的降低、石灰和活性炭的过量投入，势必会使飞灰的产生量相应增加。

3生活垃圾焚烧炉混烧医庭对设备材质的影晌

3.1耐火材料的大面积损坏

1)炉内耐火砖的大面积脱落。由于医疗垃圾热值高于常规的生活垃圾，在实际焚烧过程中使得炉膛的温度大于设计炉温，火焰中心的温度约提高了200℃，造成炉内耐火砖的实际膨胀超出设计／安装的膨胀余量，并进而使砖与砖之间产生强大的挤压应力，最终导致耐火砖脱落。其中还有部分高温腐蚀烟气进入耐火砖和炉墙钢结构的间隙，造成耐火砖的钩钉腐蚀折断，也直接导致炉内耐火砖大面积脱落，如图1-2所示。

图1 2008年3月＃I炉炉修时耐火砖大面积脱落情况

图2 2008年6月#2炉修时炉内膛后罐耐火砖大面积脱落情况

2）前拱的耐火材料大面积损坏。由于医疗垃圾的热值高、挥发分高、燃点低，在焚烧过程中着火时间提前，使得垃段在炉排的燃烧段前移约1.5m，该处在设计时是生活垃圾的干燥段，在干燥段着火，火焰直接碰触燃烧室的前拱，造成前拱大面积损坏。如图3--6所示。

图3 2006年没有焚烧医疗垃圾时前

图4焚烧医疗运行中，前拱发生的损拱的现象

图5 2008年1月＃I炉炉内检查

图6 2008年6月＃2炉小修中炉所发现的前拱损坏情况

通过实拍图片的比较，很容易看出：自从焚烧医废以来，电厂3台炉的前拱损坏程度非常严重。在每次修复施工完成以后，都必须进行烘炉，期间需要消越大量柴油，全年进行的6次炉内耐火材料的修复，其中1次烘炉时间为48h，其余5次为24h，一共为168h.烘炉期间的燃烧器流量平均400kg/h，总耗油量约67t。

3.2过热器护瓦的损坏

由于在焚烧医废时烟气温度的增高，导致过热器管组部件高温腐蚀加剧，特别是过热器护瓦的损坏情况特别严重，见图7-8。

图7 2006年＃3炉大修中过热翻损坏情况 图8 2008年1月份#3炉大修中过热器损坏情况

由图可见，表面的过热器护瓦严重腐蚀，在2008年的6次大小修复中，更换的过热器护瓦达500余块。

3.3炉管损坏严重

正常焚烧生活垃圾时，在锅炉满负荷运行时蒸发量约稳定在30t/h（此设计值为29.3t/h)， 炉膛温度稳定在800℃ 左右，过热器进口炉温在680℃左右（此设计值温度不超过720℃），过热器出口烟温在420℃左右（此设计值温度不超过460℃）。

但混烧医废后，由于医废进炉时间集中在8:00-13:00，故此时间段内可燃物的热值是全天最高的。热值在短时间内突然大幅度提高，不可避免地会使锅炉超负荷运行，此时的运行参数为蒸发量34t/h（根据运行记录最高瞬间曾达37t/h），炉膛温度达870℃左右，过热器进口炉温达740℃左右，过热器出口炉温在470℃左右。由于焚烧医废时经常性的在超负荷超温工况下运行，直接导致了炉管的严重损坏。2008年＃3炉炉管在运行中发生爆管紧急停炉1次，在其余的5次大小修复结束、启动前的水压试验都发现了炉管有裂缝漏水的现象。

3.4炉排的损坏

由于医废垃圾热值高，在焚烧过程中炉排的热负荷剧增，而且因为着火点集中，多处出现炉排烧坏、表面金属融化，2008年总共更换炉排超过250块。对比2008年和2007年的炉排状况见图9-10。

图9 2007年大修时（未燃烧医疗废物）

图10 2008年大修时（已燃烧医疗废物）的炉排损坏情况

通过比较，可见2007年的炉排只有磨损现象，而2008年的炉排可以清晰地看到烧穿孔。

3.5过热器积灰严重

图11 2006年锅炉大修时（未燃烧医疗 废物）

图12 2008年锅炉大修时（已燃烧医疗废物）所拍过热器积灰情况

通过图11-12比较可见：由于医废垃圾在焚烧中的温度高、灰熔点低，使得锅炉过热器积灰严重，解释了燃烬率提高，炉渣产生量降低，石灰和活性炭投入量增加，飞灰的产生量却没有同步增加的原因，即积灰严重。为了适应医费垃圾的焚烧、该厂于2008年对原有的吹灰器进行改造以降低积灰。

3.6输灰设备的腐蚀

由于医废燃烧产物的腐蚀性强，造成大量的输灰设备因为外壳腐烂而不得不更换，主要有：布袋除尘器的灰斗、输灰链、斗提机。

通过图13-14比较可以看出：布袋除尘器的灰斗的腐蚀损坏严重，为此，2008年11月进行灰斗改造浇注以防止灰斗腐蚀。

图13 2006年大修时所拍灰斗的一角 

图14 2006年大修时发现腐烂所拍灰斗的一角

因腐蚀严重，斗提机不得不更换，输灰链也要拆除外保温后大面积修补。2008年对一条输灰线进行了修复输灰链、更换斗提机、重做外保温的工作。另外一条线在2009年也进行了相同工作。

4.生活垃极焚烧炉混烧医庭主要增加的运行成本分析

4.1日常运行消耗

1）为了在焚烧医废时让排放的烟气达标，必然增加日常烟气处理费用。实际运行中发现，医废的焚烧使得活性炭的消耗每月平均增加约1t。

2）由于焚烧医废，加强了对环保监测的力度，使得原来每年的环保监测费由30万元上升到90万元。

3）为了焚烧医废而专门配备的人员成本。

4）为了日常防疫的需要而采取的防疫措施。

4.2设备损坏更新

1）在2008年的6次大小修复，为了修复炉墙，消耗各种规格耐火砖达1000余块。

2）前拱浇注料损坏修复，因此烘炉而产生的燃油消耗。

3）过热器护瓦损坏更新。

4）炉管损坏及更新，以及因此而引起停炉的运行经济损失。

5）炉排损坏及更新。

6）输灰链、斗提机修复更换及重做外保温。

4.3系统改造

1）为了医废防疫的需要而进行的进料系统的改造。

2）为了降低积灰而进行的吹灰器改造。

3）为防止布袋除尘器的灰斗的腐蚀而进行灰斗改造浇注。

5结论

生活垃圾焚烧炉混烧医疗废物在技术上完全能够满足各项指标和要求，但对运行经济和设备寿命管理却未必有利。因此，生活垃圾焚烧炉可以作为医废焚烧的应急措施之一，却不利于长期混烧医废。