重慶同興2×600t/d垃圾焚燒發電廠是西南地區首座環保發電廠。本電廠采用德國馬丁公司SITY 2000垃圾焚燒發電技術和半干式煙氣凈化處理技術，日處理城市生活垃圾1200 t，發電機容量為2 x12MW02臺LC 600-58. 39-4. 0/400/130型單鍋筒中壓自然循環余熱鍋爐，額定蒸發量為58. 39 t/h．汽包工作壓力為4.74 MPa。
自2005年3月投產以來，一級蒸發管束積灰問題一直影響鍋爐正常運行，2臺鍋爐運行不足兩個月就要停下來清灰。為了提高鍋爐每次連續運行時間，2008年7月，本電廠把解決鍋爐積灰問題列入了重點攻關項目。參照本電廠近幾年來的運行數據和原始設計資料，從分析垃圾焚燒后積灰形成機理人手，到實地觀察燃燒狀況，最終確定了從鍋爐一級蒸發管束結構上進行改進的方案。
1、積灰形成機理
自20世紀初，日本、美國及歐盟等發達國家和地區的余熱鍋爐技術有了不同程度的發展，主要是用于冶金行業余熱的回收，并逐漸掌握它的運行規律，使積灰等問題逐步得到了較好的解決。但隨著垃圾焚燒余熱鍋爐的發展，由于生活垃圾成分的復雜性，焚燒后產生的煙塵熔點相差較大，積灰形成的機理相對復雜，在防止積灰等方面對余熱鍋爐又提出新的課題。
一級蒸發管束的進／出口處原設計煙溫647/599℃（實際值尚高），它位于過渡溫區(900~600℃)。垃圾焚燒所產生的煙塵熔點不同于燃煤燃燒產生的熔點，有的在1000℃以上，有的只有600~700℃，相差很大。本溫區煙塵大部分呈固體顆粒狀，屬于松散性積灰和粘附性積灰，而尚有一部分呈熔融或半熔融狀態，它屬于粘結性積灰，其中大顆粒的煙塵外表面常常是一層薄的硬殼，而中間仍是半熔融狀態。本溫區的分布與積灰軟化點有關，當積灰成分很復雜時，由于各種成分的軟化點相差很大，因而積灰的軟化點便成了范圍較大的溫度區間。這種積灰如果附著在蒸發管束管子上，積灰初始是較松脆的，及時使用蒸汽吹灰較易清除。但積灰超過一定厚度時，其外表就會形成堅硬焦殼，作為積灰的核心促使積灰迅速增長，并且越積越厚，這時再想清除它就比較困難，富通新能源主要生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
綜上分析，若能降低通過一級蒸發管束的炯速，煙塵對管壁撞擊的機會將減少，大部分煙塵尚未和管壁接觸就被分離沉積下來，即使有些松散的灰附著于管壁上，也很容易用蒸汽清除，這樣可防止積灰。以此作為鍋爐技改的理論基礎，把原有鍋爐一級蒸發管束相鄰橫向管組間流通面積增大1.5倍。
2、蒸發管束現狀
LC 600-58. 39-4. 0/400/130型鍋爐為單鍋筒、自然循環中壓鍋爐，采用前吊后支結構，為室內布置。由19.164 m標高位置的非金屬膨脹節將鍋爐分為焚燒爐和余熱鍋爐兩部分。位于膨脹節上方的余熱鍋爐是W型布置，分成了4個垂直煙室。
一級蒸發管束布置在第Ⅲ煙室最下部。第Ⅲ煙室內部由下至上還依次裝有高、低溫過熱器及二級蒸發管束，一級蒸發管束起到保護高溫過熱器的作用。煙氣自下往上流動，積灰最嚴重的就集中在本煙室煙氣最先流經的一級蒸發管束部位，它的下部。
3、技改方案設計
如圖2所示，將原有一級蒸發管束的118組減至59組，相鄰橫向管組凈間距增至182 mm，受熱面積減至118m2，一級蒸發管束由錯列布置改為順列布置。兩相鄰橫向管組間流通面積加大后，煙氣流速降至1.5m/s。
一級蒸發管∮38x4.5鋼管與后膜式壁西57x5鋼管以三通方式相連，在拆除該蒸發管束的同時，與其相連的一段后膜式壁管一并拆除。拆除部位為一級蒸發管束低位組及與其相連的標高為21. 702 m和22.702 m間的一段后膜式壁∮57×5為內襯耐火材料的非水冷式灰斗。
一級蒸發管束為水平錯列布置，鋼管規格為∮8x4.5，材質為20G，橫向節距為220mm，縱向節距為52mm，相鄰橫向管組凈間距為72mm，管組數為118組，每組由3根鋼管制作而成，受熱面積為236 m2，煙氣流速為3.6 m/s，煙氣進／出口溫度為647/599℃。目前一級蒸發管柬已經運行4年多，如圖1所示。鋼管，如圖1所示。∮57x5鋼管兩側鰭片上下切口位置分別超過該鋼管切割線位置20mm，如圖1節點1所示。
拆除后用∮57x5鋼管將拆除段的水冷壁管焊接恢復，最后用50 x6扁鋼將膜式壁焊接密封。需安裝的直管段位于后膜式壁標高為21. 966 m和22.710 m間，如圖2所示。(b57 x5鋼管兩側鰭片上下安裝焊縫分別超過該鋼管安裝焊縫20 mm，鋼管與鋼管間、鋼管與鰭片間、鰭片與鰭片間等焊接型式詳見圖2節點Ⅱ所示。單臺鍋爐一級蒸發管束拆裝材料明細如表1所示。
本技改難度在于：現有鍋爐已運行4年多，技改后既要滿足各運行參數許用要求，又能從本質上防止積灰發生，還要確保技改中管內的潔凈度。蒸發管束受熱面積減少一半后，是否會影響它后面高低溫過熱器的安全；省煤器出口炯溫升高是否會影響布袋的正常使用壽命；排煙熱損失q2增大對鍋爐熱效率的影響程度等，要從鍋爐整體上進行校核計算，從技術可行性和經濟合理性等方面作綜合分析。
4、熱力校核計算
初始條件：垃圾熱值為7000kj/kg，垃圾人爐量為25000kg/h，按100%負荷計算。
4.1本鍋爐一級蒸發管束改造后較原設計值變化部分的熱力計算結果匯總
(1)-級蒸發管束
換熱面積118m2；進／出口炯溫652/632℃。
(2)高溫過熱器
進／出口煙溫632℃/549℃；進／出口汽溫309℃/410℃。
(3)低溫過熱器
進／出口煙溫549℃/445℃；進／出口汽溫256C/352℃；蒸汽流量54 962 kg/h；減溫水量3418kg/h。
(4)二級蒸發管束
進／出口煙溫445C/401℃。
(5)省煤器
進／出口煙溫401℃/212℃；工質進／出口溫度130℃/261℃，進水壓力按5 MPa計。4.2熱力計算結果與馬丁公司原設計比較
(1)-級蒸發管束換熱面積減少了一半，現為118m2；出口煙溫提高了33℃，現為632℃。
(2)鍋爐蒸發量及飽和蒸汽壓力均未變。
(3)過熱蒸汽溫度上升了10℃，現為410℃，壓力未變，仍為4 MPa。
(4)減溫水量增加了800 kg/h，現為3418kg/h，設計最大值為5000 kg/h。
(5)省煤器出口炯溫提高了2℃，現為212℃。
除了上述計算外，還對高低溫過熱器壁溫和水循環進行了校核計算。高溫過熱器進／出口管計算壁溫為379℃/470℃，小于其最高使用溫度560℃；低溫過熱器出口管計算壁溫為402℃，小于其最高使用溫度480℃，高低溫過熱器壁溫均在許用范圍內。
基于上述計算，技改后2臺鍋爐可滿足安全生產和經濟運行要求。
5、運行狀況分析
本電廠1#鍋爐于2008年12月19日技改后投運，2#鍋爐于2009年2月23日技改后投運，主要運行數據如表2所示。
從表2中可知，技改后的各項數據均好于技改前，特別是蒸發管束進口煙溫均低于技改前，有效地緩解了積灰發生，滿足了設計要求。
技改后，鍋爐運行穩定正常，從未出現由于一級蒸發管束積灰而被迫停運現象。鍋爐出力足，單臺鍋爐1次連續運行時間超過了改造前的l倍，當年產生直接經濟效益332. 627萬元。預計在未來20年運營中，可累計創造直接經濟效益6932.54萬元。
6、建議
通過本次技改可知，在設計此類鍋爐時，建議在保證過熱器安全和尾部煙溫的前提下，一級蒸發管束的相鄰管組橫向間距要設計大一些，一般在200~ 400 mm為宜，這樣可以延緩本部位的積灰，延長鍋爐的運行時間。
