热回收系统的运作原理与优化措施

所谓热回收系统，就是把垃圾（准确而言应为入炉燃料）焚烧产生的热量通过吸热介质（一般为水，也可以用空气或有机热载体）回收加以利用的装置，其实就是锅炉。有些文献称之为余热锅炉，实际上从热回收装置的结构与功能看，它与冶金、化工的余热锅炉并不同，所以国外有些文献把垃圾焚烧设备与热回收装置统称垃圾锅炉或废弃物锅炉，犹如燃油锅炉、燃煤锅炉一样，本书也采用这种概念。垃圾锅炉中最为典型的是提供过热蒸汽的锅炉，就习惯的分类而言，有分体式的垃圾锅炉和一体式垃圾锅炉。所谓分体式垃圾锅炉，就是焚烧设备与热回收设备相互分立，以串联方式连接，即有些文献所说的烟道式余热锅炉，见图3-22。所谓一体式垃圾锅炉，指的是焚烧设备与热回收装置互相渗透构成一个有机的整体，其结构与燃用化石燃料的锅炉类似，见图3-23。就发展趋势而言，中小型的垃圾锅炉较多采用分体式结构，而现代化大型垃圾炉则越来越多地采用一体式垃圾锅炉，因为从结构上看焚烧设备采用水冷结构有助于大型化，有助于采用较复杂、较紧凑的结构。

图3-22　烟道式余热锅炉［14］

1—垃圾进料斗；2—垃圾焚烧炉；3—烟道；4—对流受热面；5—空气预热器

无论采用分体式结构，还是整体式结构，从基本流程而言是一致的。如图3-22所示，从工质（水）循环角度看，这是自然循环锅炉，一般以中压（3.8MPa）、次中压（2.5MPa）、次高压（5.3MPa）为主，过热蒸汽温度以300～450°C为主。从水处理系统来的水要求经过除盐、除氧，经给水泵送到省煤器，省煤器一般分为两段，高温段和低温段，经省煤器受热后水已接近饱和或有少量的沸腾度，然后送入汽包。汽包是一个中枢机构，是汽水汇集、分离的地方，汽包中的水经炉外不受热的下降管分配到蒸发受热面的下集箱，然后经各蒸发受热面吸热成为汽水混合物，其密度低于下降管中的单相水，因而蒸发受热面内的工质（汽水混合物）在密度差作用下向上流动进入汽包，这就是自然循环的基本概念。汽水混合物进入汽包，通过汽水分离装置后蒸汽通过主汽管引出，水再进入下降管循环。从汽包出来的是饱和蒸汽，为提高热力循环效率须加热成有一定过热度的过热蒸汽，表3-2列出了常用的三种压力下的饱和温度和过热后的温度。

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图3-23　一体式垃圾锅炉［14］

1—垃圾进料斗；2—垃圾焚烧炉；3—烟道

表3-2　三种压力下的饱和温度、过热蒸汽温度

为了满足汽轮机进汽参数（温度、压力）的稳定性要求，通常把过热器设计得比实际需要量大一些，然后把过热器分为两段，即高温过热器和低温过热器，然后在两者之间串联一个减温器，以直接向蒸汽喷水或用汽水换热的方式降低蒸汽温度，从而使高温过热器出口的蒸汽温度稳定，这样就可以克服设计偏差和运行工况的波动，准确地使过热蒸汽温度稳定在设计值上。垃圾锅炉由于燃烧工况波动较大，一般应采用喷水减温方式，可以快速灵敏地实现过热汽温调节，当然相应的自控系统的控制策略也与燃煤锅炉稍有不同，才能满足工艺要求。