垃圾焚烧炉中活性碳系统常出现故障及改进措施

垃圾焚烧炉中活性碳系统常出现故障及改进措施

刘昌猛

上海浦城热电能源有限公司上海200000

摘要：本文主要是根据多年经验总结出在垃圾焚烧炉运行过程中活性炭系统经常发生的故障，对之原因进行分析并提出应对措施，对提高实际生产效益具有指导意义。

关键词：垃圾焚烧炉；活性炭过滤系统；常见故障

前言

随着生活节奏的加快，生活水平的提高，城市生活垃圾也在极速增加，自19世纪中期人类开始探索城市生活的垃圾焚烧技术，在20世纪中后期，垃圾焚烧法开始在我国被广泛采用，来处理城市生活垃圾垃圾，此时焚烧发电逐渐登上历史的舞台[1]。但对垃圾焚烧处理要做到“无害化、减量化、资源化”就要切实考虑垃圾成分的复杂性，生活垃圾的低热值，高水分和不稳定的特点，在焚烧过程中易产生许多二恶英等二次污染物。目前我国大部分垃圾焚烧发电厂都采用活性炭喷入与布袋联用方式，通过配套活性炭过滤设备，去除焚烧炉烟气中的二恶英，可以说活性炭系统是垃圾焚烧过程中能有效控制焚烧气体排放达标的不可或缺的组成部分，如图一所示，垃圾焚烧炉的烟气处理流程大致由脱酸反应塔、活性炭过滤系统和布袋除尘几部分构成。

本文笔者根据多年的经验总结活性炭系统经常出现的故障及避免措施。

本单位2*18MW机组采用单锅筒自然循环式余热锅炉，采用半干法加活性炭喷射配套布袋除尘器的烟气净化装置

一、活性炭喷射装置及工作过程

垃圾焚烧炉的烟气净化系统里的活性炭喷射装置由四部分组成。这四部分分别是上料装置、储料仓、计量给料机、喷射装置组成。上料装置与活性炭粉仓即储料仓相通，储存仓是全封闭结构位于最上方，下方与计量给料机相联。在活性炭喷射装置的下方是锥体，架桥破坏器和空气喷吹系统安装在这里，在储料仓与给料系统之间安装着闸板阀，用来控制给料的多少；计量给料机下端是混合器，通过混合器的喉部处安装的鼓风机使活性炭粉末进入管道。通过风机压缩空气使活性炭粉末经过喷射装置流量适中、密度均匀、分散性好地喷入急冷塔内，如此的喷射装置能有效吸附烟气，更能有效地祛除烟气中二恶英及重金属汞(Hg)，能大量降低两者的排放浓度，使之达到排放标准。

在净化处理垃圾焚烧的烟气时先让烟气通过脱酸塔，使用相关的化学反应手段脱除掉近99%的二恶英，之后再在布袋除尘器入口烟道上布置带压缩空气装置的活性炭喷射装置，通过压缩空气将活性炭粉末，一般选取比表面积大于100m2/g的，喷入烟道，使之接触残存的二恶英，进一步吸附净化。

二、故障处理及问题总结

在2008年5月1号，笔者早上巡检锅炉过程当中，发现活性炭观察孔中无活性炭喷出，先观察活性炭压力，判断出活性炭系统出现异常，经过进一步检查后发现故障现象表现为活性炭计量给料机不下料，当下立即联系通知检修人员反应问题详细情况并进行处理，做到尽量减少因故障使锅炉停止运行的时间。之后笔者翻阅查看了该组锅炉近几年活性炭的进料情况，得出数据如表1所示.

根据单台锅炉的活性碳喷入量为3.31Kg/h，全年来看三台锅炉的消耗总量约为70吨左右；同时近两年环境监测数据表示二恶英数据逐年升高。由此可见目前的活性炭喷射装置的使用效果并不理想。

对于活性炭喷射与布袋联用装置来讲，会影响其脱除二恶英物质效果的主要因素有以下几种：进入布袋的烟气量及烟气流速、布袋内的烟气温度、活性炭的种类性质、活性炭的喷射量、活性炭的进料量等。由于活性炭喷射与布袋联用装置是利用活性炭的吸附特性，这是一种物理特性，即经此处理后并没有把二恶英转化为其他物质，只是由气态变为固态。

在布袋除尘器之前的烟道中，先由活性炭喷射装置向烟道里喷入活性炭粉末，此时烟气、飞灰以及活性炭粉末在压缩空气的冲量下在烟道里经过充分的混合，活性炭就会吸附烟气里存在的二恶英、PCBs等污染物变成混合物。当这些混合物质进入布袋除尘器后，经过布袋时其所包含的污染颗粒就会聚集在布袋上，逐渐形成一层滤饼，这种滤饼还会在后期持续不断的对后来的气体中的二恶英进行吸附，即布袋滤饼的吸附。然而要想达到理想的净化效果，使烟气排放达标，不能仅靠工程设计，更与完善的运营管理脱不开干系。这是因为在装置的运行过程中，随着工作时间加长，装置的许多细节达不到标准工作下的状态。笔者总结了正常运行中活性碳系统经常出现的故障，如下：

三、活性碳压缩空气压力低

活性炭粉末经风机压缩空气使喷射时流量适中、密度均匀、分散性好地喷入烟道内。活性炭从储仓先进入给料机，再由给料机中进入气力输送系统，给料装置配有变频器，可以随时对喷出的活性炭总量进行调整。因为压缩空气的作用,在喷射装置入口处将会形成负气压。这个负气压的存在使得活性碳进入。

在活性炭喷射器中，活性碳和动力空气充分混合，随后沿输送线送入喷嘴中，喷嘴则安装在反应塔和除尘器之间的烟道中。

经大量实验研究表明，喷入量在50-300mg/nm3左右时的活性炭粉末的二恶英脱除效果较为理想，实验数据表明当活性炭浓度过低，比如低于65mg/nm3时，由于活性炭含量过低，已经被吸附的二恶英极易从活性炭中脱除，随着增加喷射活性炭的浓度，脱除二恶英的能力将直线上升。较低的空气压力会使活性炭喷射量达不到经济效率要求下的含量，造成资源浪费。

四、活性碳管道堵

由于使用活性炭质量的稳定性随着采购批次的变动而得不到保证，在活性炭喷射装置的长时间使用后，颗粒不均者会陈留在管道壁上，并在转弯接头处等不易受力处容易形成活性炭堆积，在喷射过程中导致阻力大，喷入烟道的活性炭粉末含量不足甚至可能“空喷”即没有活性炭喷出。

还有其他在活性炭喷射装置中易发生的故障比如有活性碳管道砂眼、活性碳中间料斗下料不正常：活性碳中间料斗下料不正常是有多种原因引起的，比如在计量送料装置中的变频器发生故障；比如计量送料装置输送路线被阻挡；或者计量感应装置失灵等等原因，都会导致中间料斗下料不正常。还有其他比如活性碳输送机或文丘里管等设备发生故障。活性炭喷射装置中输送机来提供动力，使活性炭在管道中运输。文丘管则是喷嘴，较容易发生堵塞或失灵。

五、改进措施

对于活性炭喷射装置易产生的故障分析来看，最有效的措施是建立完善的监管维护检修制度，要求运行人员及时发现，并及时联系检修人员立即处理，以减少由于故障导致锅炉停运的时间，以提高生产效率。

1、建立完善的监督运营制度

首先应当提高工人的工作效率以及安全生产的意识，做到每班要填写值班表，按时记载各种仪表变化情况。其次，要定期检查料螺旋机装置及搅拌装置等机械运动部件的工作情况，定期为轴承和减速机注油。还要注意空气压力机里含水量，每个班次都执行好对空气压力机的气水分离器排污一次的规定，并且间隔3到6个月后要彻底清洗气水分离器一次，除此之外还应当检查油雾器的存油情况，及时加油，对相关管路进行检查，避免出现渗漏现象，假如发现渗漏应及时查找相关原因。最后，相关人员还要做到定期停机检查，包含以下几个方面：（1）储仓内粉尘有没有异常堆积，要及时清除过多堆积物并找出堆积原因，从根本上解决问题。（2）输送管是否通畅，是否存在砂眼问题，若有需要及时更换维修。（3）活性炭配送设备组中有无粉尘粘壁现象，如有应迅速清理。（4）气力输送管路及喷嘴磨损情况查看，磨损严重时应及时更换。

2、把控活性炭质量关头

不同物理结构特性的活性炭能有不同的吸附二恶英的实际效果，比如活性炭不同的内孔径分布规律、比表面积等就会有不一样的效果。吸附二恶英的活性炭标准如下：应当具备丰富的2-20nm段的孔径，以及合适的中、大孔径分布。比如椰壳活性炭之所以在吸附二恶英试验中能达到优良的实验结果，就是因为它的孔径分布里具有大量的中孔。

目前我厂活性碳系统的主要问题在于活性碳本身杂质太多，大量杂质（主要为编织袋的碎片）在输送过程中缠绕螺旋计量输送机，使得活性碳计量输送铰笼常常处于空转状态，有时很少甚至没有活性碳喷入反应塔，甚至杂质会阻隔活性碳输送，大大减少了活性碳的喷入量。因此要求厂部在进货渠道加强从源头上控制活性炭的质量，同时也要求当班人员在机器运行中细心观察活性碳的称重变化，及时发现喷入量的异常，及时联系检修解体计量输送铰笼清理杂质。

3、注意其他零部件的维修保养

比如控制压缩空气的含水率问题。被压缩的空气里的假如含水将会明显降低活性炭粉末对二恶英的吸附能力，所以当班人员应时刻注意压缩空气系统的排水情况，以及干燥压缩空气的装置的运行状况。

六、结束语

在多年的锅炉巡检过程中，发现锅炉活性炭喷射装置的问题大多出现是由于维修保养的不及时，导致活性炭系统没有完成理论上的功能，排放的烟气里还有有毒有害气体，使得本可两全其美的垃圾焚烧变成环境污染的帮手。因此锅炉在实际生产与使用过程中，应当完善监管检修制度，使其发挥应有的作用，带来更好的效益。

参考文献

[1]乔英存，张敏霞.生物质能源开发利用的现状与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2013（10）-31.

[2]ChangY,HuangC,ChenJ,etal.Mininumfeedingrateofactivitycarbontocontroldioxinemissionsfromalarge-scalemunicipalsolidwasteincinerator[J]，2009，161(2-3):1436-1443.

作者简介

刘昌猛，男，研究方向：热能与动力。