湍动流化床气化焚烧炉的安装

张国义，赵永锋，，丛堃林，赵延兵

（1.北京一亚高科能源科技有限公司，北京 100085；2.清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室，北京 100084）

0 引言

目前世界上用于焚烧固体废弃物的各类焚烧炉已达200 多种，其中应用比较广泛的炉型可分为炉排炉、流化床炉和回转窑炉三种[1]。由于造纸残渣和污泥水分大、热值低且成分复杂等特点，且还要燃烧部分污水厂的沼气，对于这些非均质废弃物，一般焚烧炉很难同炉处理。

为满足造纸行业处理造纸废弃物的迫切需求，北京一亚高科能源科技有限公司与清华大学合作开发了湍动流化床气化焚烧炉，可以同炉处理固态、液（浆）态及气态的多元有机废弃物，已应用于台湾正隆集团在越南平阳省投资建设的造纸厂，处理造纸纸渣、污泥和沼气，产生2.0 MPa 的饱和蒸汽用于工业生产。该气化焚烧炉日处理纸渣140 t、污泥110 t、沼气7000 Nm3，产汽量为25 t/h。该项目于2017 年4 月开始设计，7 月份开始订货、发货，2018 年3 月份开始安装，经过安装调试于2019 年6 月通过168 h 性能考核。目前已投入正常生产，运行状况良好。

1 湍动流化床气化焚烧炉的特点与工艺流程

湍动流化床气化焚烧炉不同于常规的循环流化床焚烧炉，气化室采用变截面结构设计，进出口小、中间大，可实现多流态叠加，使得床料和燃料在炉内处于内循环为主的湍动流化状态，锅炉本体结构如图1 所示。主要由燃烧装置、气化室、二燃室、辐射换热区、旋风分离器及省煤器等组成。为保障系统安全、稳定运行，另外配置有给料装置、烟气急冷室、冷渣筛分回送系统、控制系统等。

为避免缠绕，纸渣由无轴给料机送入炉膛，污泥由螺杆泵通过输送管道进入焚烧炉，沼气经过调压采用燃气喷嘴喷入炉内，床料为粒径150300m 石英砂，一次风的当量比不超过50%，以保证气化室内的还原性气氛。纸渣和污泥与灼热的石英砂床料混合，在气化室内进行热解和气化；二次风由气化室上部和二燃室送入炉内，与气化气混合，在二燃室进行高温气相燃烧。燃烧产生的灰渣一部分经炉底排渣装置排出，另一部分飞灰被烟气携带，由旋风分离器和布袋除尘器捕集。

2 海外项目货物的运输包装

本项目位于越南南部的平阳省，距胡志明卡莱港约100 km，锅炉本体由广西柳锅锅炉制造有限公司制造，经陆运和海运结合的运输方式，最后从上海港装船发至胡志明卡莱港。期间倒运次数多，需要报关、商检、清关等一系列繁琐手续。

图1 湍动流化床气化焚烧炉结构

常用40 尺集装箱有普柜、高柜、开顶柜和框架柜4 种型式，对于常规尺寸的货物采用普柜，尺寸超限货物虽然可以考虑高柜、开顶柜或框架柜，但仍有一定限制：如开顶柜的高度最高不能超过2.7 m；框架柜仅允许超长或超宽，长度不能超过12 m，宽度不能超过3 m。本焚烧炉本体（包括气化室及二燃室膜式壁、省煤器、锅筒及钢架等）在设计阶段已考虑了集装箱散装发货。

海外（越南）项目货物的包装形式主要有木箱、铁箱、托盘、捆装、框架及裸装等，其中木箱包装必须进行熏蒸，箱体盖熏蒸章，并持有熏蒸证书。同一批次货物的船期一样，根据现场施工顺序和时间分批次发货。供货商严格控制外购件的包装并统一设备、箱单编号，货物包装箱上统一按要求张贴唛头，采取防潮措施。

越南平阳省炎热多雨，7～9 月份为雨季，根据施工安装工序提前规划货物的堆放、存储场地，做好防雨防潮措施，尤其是电气、耐火材料等特殊货物。卸货时及时清点货物，做好货物的摆放记录，方便后续安装过程中设备和材料的领取。

3 主要设备的安装流程及要点

焚烧炉是本工程的核心设备，安装工艺和质量要求较高，必须严格按照图纸要求进行安装，否则对焚烧炉系统的安全稳定运行会造成很大的影响。焚烧炉安装工序流程如图2 所示，主要包括钢架、锅筒、膜式壁、布风装置的安装和筑炉等。

图2 湍动流化床气化焚烧炉安装工序流程

3.1 钢架的安装

钢架的主要作用是悬挂和支承锅炉本体，本焚烧炉采用的是前吊后支结构。钢架的组合安装是焚烧炉安装的第一道安装工序，需要注意以下5 个方面。

（1）搭设调校对接平台，检查钢构件的平直度。

（2）组合前应进行基础检查和验收，测量各基础中心线间距和对角线精度，满足图纸的尺寸要求。

（3）所有承重立柱分段组合，垂直度、各立柱的中心间距和对角线，满足规范要求后方可进行横梁的连接焊接。膜式壁吊装一侧的横梁需要为膜式壁安装预留空间。

（4）组合后再次检测各立柱的垂直度，框架的中心轴线位置，满足标准要求后进行地脚螺栓的一次灌浆，钢架安装的允许偏差及检测位置参照《锅炉安装工程施工及验收规范》[2]。

（5）地脚螺栓灌浆保养期后紧固螺栓二次灌浆。

3.2 锅筒的吊装

3.3 膜式壁的安装

（1）安装膜式壁前先进行预组对，检查到货膜式壁是否有变形、受损状况，进行调校，做好记录。

（2）对接管口打磨，满足焊接工艺和图纸要求。

（3）拼接预组对后进行通球试验，检查是否堵塞，做好记录，对接管口要进行防锈和密封处理。

（4）气化室前、后膜式壁为外凸型结构，为方便吊装，宽度方向先组对，长度方向不做拼接。

（5）待吊装侧对面膜式壁和其他三面的上部膜式壁吊装完成后再进行前、后侧变截面结构膜式壁的吊装（图3）。

图3 气化室变截面结构吊装过程

（6）吊装组对时，确保膜式壁的垂直度、中心轴线与框架的距离、以及对接处的平面度等满足要求后按照焊接工艺进行施焊，膜式壁对接焊缝采取对角点焊的方法，整体连接后检查无误再进行全面焊接，防止变形[3]。

（7）膜式壁四面组合后，再次测量膜式壁的中心轴线，与框架柱的距离，通过上部的吊杆螺栓进行调节，满足图纸设计要求后进行膜式壁密封焊接。

（8）膜式壁对接完成后按照《锅炉安全技术监察规程》和《锅炉安装工程施工及验收规范》的要求进行探伤。

（9）密封组件安装时，必须严格按照图纸设计要求的密封形式、膨胀方向及膨胀量进行安装。

（10）从上至下完成炉膛四周密封焊接，保证图纸设计的尺寸，对每侧水冷壁进行临时加固[3]。

3.4 布风装置的安装

布风装置由水冷风室、水冷布风板和定向风帽组成，水冷布风板和水冷风室由前墙膜式壁弯制而成，风帽安装在倾斜的水冷布风板的鳍片上，共计201 个，倾斜角度为5，风帽出风口朝向炉前两个排渣口，风帽具体布置如图4 所示。

图4 风帽安装布置

风帽安装时既要保证整体倾角一致，又要保证特殊位置风帽出风口朝向按图纸设计安装，安装时横向、纵向均要拉线，确保每排风帽在一条线上，然后逐个调整风帽朝向，确保满足设计要求。

3.5 焚烧炉的筑炉

湍动流化床焚烧炉需要筑炉工作的部件有：水冷风室、气化室、二燃室、炉膛出口及旋风分离器，筑炉材料包括刚玉浇注料、保温浇注料、耐火耐磨可塑料、耐火浇注料、高铝质浇注料、异形防磨砖及硅酸铝纤维板等。

（1）筑炉材料原料及制品的质量必须符合相应的现行国家标准或行业标准，理化指标和尺寸偏差还需符合设计的特殊要求。

（2）所有耐火砖及异形风帽防磨砖安装时，要严格按照图纸要求施工。

（3）筑炉前炉膛膜式壁销钉或抓钉应涂刷一层约2 mm 厚的沥青漆，防止在烘炉或运行时由于材料膨胀系数不同导致炉墙损坏。

（4）炉膛和分离器部分炉墙在浇筑时应先支模，后浇筑，浇筑时每高800～1000 mm 留一道膨胀缝，填充物除特殊注明外，均为硅酸铝耐火纤维板。

（5）保证给煤口、给料口和门孔等磨损严重部位耐火防磨材料的施工。炉顶密封和穿墙部位的密封件焊接和耐火材料施工是重点监控目标[4]。

（6）炉墙砌筑施工与验收参照现行国家标准GB 50211—2014《工业炉砌筑工程施工及验收规范》[5]。

4 结束语

安装质量是确保锅炉安全稳定运行的必要条件。湍动流化床焚烧炉结构不同于传统循环流化床锅炉，可同炉处理多元有机废弃物，具有广阔的应用前景。总结并固化其安装流程与注意事项有助于后续系列产品的质量保证，对于提升产品竞争力，实现设计初衷，更好地提供服务相关产业，有着重要意义。