生活垃圾全資源化處理工程之垃圾在焚燒爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒是垃圾發(fā)電廠環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。我國城市生活垃圾以混合收集為主，導(dǎo)致垃圾水分高、發(fā)熱值低，增加垃圾在焚燒爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒的難度。以馬丁爐排式焚燒爐為例，從垃圾的品位和焚燒操作兩方面分析了影響穩(wěn)定燃燒的因素，并提出了穩(wěn)定燃燒的措施：
提高垃圾品位，如物理脫水、生物穩(wěn)定技術(shù)等;提高焚燒操作技能，依據(jù)垃圾品位和發(fā)酵程度及時調(diào)節(jié)料層厚度和一次風(fēng)量，合理控制爐排速度和燃盡區(qū)的風(fēng)量配比等，嚴(yán)防脫火、燒不盡等現(xiàn)象的發(fā)生。
近年來，我國生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)得到迅猛發(fā)展并形成了垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)，在該產(chǎn)業(yè)中，人們關(guān)注的重點是控制二次污染和熱能的有效利用，而垃圾在焚燒爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒是解決上述問題的關(guān)鍵。
目前我國城市生活垃圾大多數(shù)未分類收集，導(dǎo)致垃圾成分多變，焚燒過程不穩(wěn)定、時變性強(qiáng)，且很難完全通過實時自動控制技術(shù)實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。本文以馬丁爐排式垃圾焚燒爐為研究對象，從垃圾的品位和焚燒操作兩方面探討影響穩(wěn)定燃燒的因素，并提出了對策，擬對爐排式焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行有借鑒作用。
1提高垃圾的品位
1.1垃圾品位與穩(wěn)定燃燒
焚燒法處理垃圾是通過高溫氧化作用，消減垃圾中的有害物質(zhì)，同時排出煙氣和固體殘渣。對于焚燒垃圾發(fā)電工藝來說，高品位垃圾主要是指熱值高，能穩(wěn)定燃燒，無害化、減量化程度高的垃圾。
研究表明，當(dāng)垃圾料的平均熱值高于7000kJ/kg，才能穩(wěn)定燃燒且熱能得到經(jīng)濟(jì)地利用?？梢娞岣呃臒嶂凳翘岣咂淦肺坏年P(guān)鍵，而組成和含水率是影響垃圾熱值的主要因素。
生活垃圾中常見物質(zhì)的干基高位熱值按塑料、橡膠、木竹、紡織物、紙、灰土陶類、廚余、金屬類、玻璃等依次減小。若廚余垃圾含量多，而塑料等含量少的垃圾的熱值必然低。
研究表明，垃圾的含水率增加，其有效熱值成正比地快速下降，如某垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾含水量增加9.6%，垃圾燃燒的有效熱值就降低6157kJ/s，鍋爐熱效率下降14.6%，發(fā)電機(jī)組效率下降5.29%，電能和蒸汽的產(chǎn)量下降2/3，且煙道氣的熱損失大大增加[1]。
1.2提高垃圾品位的主要措施
(1)生物質(zhì)垃圾獨立收運(yùn)。生物質(zhì)垃圾主要包括農(nóng)村、城市居民的廚余類垃圾等，這類垃圾是垃圾中水分、氮、氯等的主要貢獻(xiàn)者，且含可降解生物成分多，因此在社區(qū)設(shè)置獨立的生物質(zhì)垃圾箱和生物質(zhì)垃圾收運(yùn)車，能有效提高垃圾的熱值和降低有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
研究表明，某社區(qū)約40%的生物質(zhì)垃圾得到獨立收運(yùn)，垃圾的有效熱值就能滿足穩(wěn)定燃燒，同時有利控制煙氣中二噁英等有害物質(zhì)。而將這些生物質(zhì)垃圾做堆肥處理后用于市政園林或改良土壤，還可厭氧發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣用于發(fā)電。
(2)物理脫水法。在城市居民生活區(qū)建立生活垃圾集中壓縮脫水處理模式，既提高了垃圾的熱值，又解決了垃圾運(yùn)輸過程中的滴漏和運(yùn)輸設(shè)備腐蝕問題。脫水產(chǎn)生的污水直接進(jìn)入城市污水管網(wǎng)。
(3)生物穩(wěn)定技術(shù)。生物穩(wěn)定技術(shù)是在垃圾焚燒前，通過強(qiáng)制通風(fēng)，控制含氧量、溫度等參數(shù)，易腐有機(jī)物發(fā)酵產(chǎn)生熱量使垃圾中的水分快速揮發(fā)，水分顯著降低，垃圾熱值顯著增大。
研究者通過控制溫度、含氧量、通風(fēng)量，依據(jù)原含水率不同，在發(fā)酵7～14天內(nèi)垃圾含水率能降到20%，熱值提高50%～250%，同時垃圾的重量和體積均減量化[2]。
目前利用垃圾焚燒發(fā)電廠現(xiàn)有的垃圾儲坑，依據(jù)季節(jié)控制好發(fā)酵時間，如較寒冷地區(qū)的冬季可采用鍋爐排污水、蒸汽疏水等作為熱源直接加熱垃圾，有利于垃圾的發(fā)酵并排出自由水，有效提高垃圾熱值，是提高入爐垃圾熱值的經(jīng)濟(jì)有效方法。
2依據(jù)垃圾發(fā)酵程度控制料層厚度和一次風(fēng)量
依據(jù)垃圾發(fā)電廠目前的工藝，一般垃圾進(jìn)廠后存放發(fā)酵3～7天才送入焚燒爐。由于城市生活垃圾組成、收集量不確定，且季節(jié)、天氣會影響垃圾發(fā)酵效果，使入爐垃圾的熱值不可確定，這就需要垃圾吊操作者與鍋爐運(yùn)行人員密切配合，依據(jù)垃圾的發(fā)酵程度，合理控制料層厚度和一次風(fēng)量，**焚燒爐穩(wěn)定燃燒。
正常發(fā)酵的垃圾，通常按設(shè)計值控制一次風(fēng)溫、爐排料層厚度、爐排運(yùn)動速度和一次風(fēng)量。若垃圾熱值較高，料層厚度適當(dāng)薄，且風(fēng)量適當(dāng)減少，避免爐溫太高使受熱面結(jié)焦，反之，則控制料層厚度適當(dāng)厚，加大一次風(fēng)量，**爐溫穩(wěn)定。
垃圾發(fā)酵時間充分，如國家法定長假期間，生活垃圾量會猛增。這種垃圾有效熱值高，很容易燃燒，單位垃圾燃盡時間短，容易脫火，須增加料層厚度，控制一次風(fēng)量能穿透料層為適宜，以減緩燃燒，控制爐溫，防止脫火。
同時加快給料時間和爐排運(yùn)動，特別注意觀察爐溫的變化。當(dāng)料中有較多的橡膠等高熱值垃圾時，可以用二次風(fēng)或摻入發(fā)酵不好的低熱值垃圾輔助控制爐溫，同時還可以控制火床更短些，以減少燃燒的垃圾量，減少放熱量。
垃圾發(fā)酵不好，有效熱值低，穩(wěn)定燃燒難度大。一是注意料層厚度與一次風(fēng)量的匹配：由于垃圾發(fā)酵時間不夠，很難干燥，為了使新料盡快干燥，必須大風(fēng)量，但在大風(fēng)量下大量的垃圾幾乎同時被烘干，大量垃圾短時間快速被燃盡，新料還來不及被烘干，就會出現(xiàn)脫火;反之，一次風(fēng)量小，垃圾不能正常干燥和正常燃燒，爐溫不穩(wěn)定。
二是勤翻料，即將逆推爐排的“間隔開”和“間隔停”時間縮短，使燃料與氧充分接觸，有利燃燒;三是增加火床長度，**新料有充分的烘烤時間。
3避免脫火，**垃圾燃盡
3.1脫火和燃不盡的原因
與燃煤鍋爐比較，垃圾焚燒爐的儲熱量更差，所以垃圾焚燒爐在運(yùn)行中若遇垃圾的有效熱值有較小的變化，或者火床偏短(如爐排停止時間設(shè)置過長且未及時調(diào)整就可能導(dǎo)致)，致使新進(jìn)垃圾著火慢，就會導(dǎo)致爐溫下降幾十度。
若垃圾的有效熱值減少的多，或者火床嚴(yán)重偏短，上爐排中大量未著火的垃圾被順推至下爐排著火處阻斷傳熱傳質(zhì)，導(dǎo)致下爐排已著火區(qū)氧含量顯著下降，火焰熄滅，只存零星的著火點，爐溫下降達(dá)幾百度，出現(xiàn)脫火[3]。
垃圾焚燒后的灰渣熱灼減率高，說明垃圾燃不盡，垃圾無害化和減量化不徹底，國標(biāo)要求熱灼減率低于5%，公司內(nèi)控指標(biāo)要求不大于3%。作者通過觀察焚燒爐內(nèi)垃圾的燃燒狀態(tài)并結(jié)合渣坑內(nèi)未燃盡垃圾的成分分析，認(rèn)為導(dǎo)致垃圾燃不盡的主要原因有：風(fēng)量配比不足或爐排速度偏快，導(dǎo)致主燃區(qū)垃圾未完全燃盡，或料層太厚主燃區(qū)無法燒透，致使燃盡區(qū)有大火存在;
遇含水率較高的垃圾，沒有匹配好一次風(fēng)量與風(fēng)溫，導(dǎo)致垃圾延遲點火，使垃圾燃不盡;垃圾在干燥區(qū)形成的焦糊外殼或縮聚體使被封閉在縮聚體內(nèi)的垃圾得不到充分干燥，若這些縮聚體跌入燃燒區(qū)未被摔碎而分散，這部分垃圾無法燃盡。
3.2措施
(1)垃圾吊操作人員盡量投發(fā)酵好的料，均勻投料。比如，將一個抓斗的垃圾分幾次投，使垃圾蓬松地堆在溜槽里，同時靈活應(yīng)用機(jī)械抓的閉合、打開方式松散垃圾，使垃圾入爐前少成團(tuán)或不成團(tuán)。
(2)控制好火床的長度，嚴(yán)禁主燃燒區(qū)過于靠前，對分布四個風(fēng)室的焚燒爐，主燃燒區(qū)控制在第二、三風(fēng)室之間的爐排位置。
(3)垃圾吊與鍋爐操作者協(xié)作，及時調(diào)節(jié)料床厚度。比如，垃圾吊操作者發(fā)現(xiàn)垃圾的灰分或垃圾的熱值有明顯變化時應(yīng)及時通知鍋爐操作者做好調(diào)整準(zhǔn)備工作：若垃圾的熱值增加，適當(dāng)減薄料床的厚度，若垃圾的熱值降低，適當(dāng)增加料床的厚度;若垃圾的灰分增多，適當(dāng)控制料層薄一些，反之，增加料層厚度。
(4)合理調(diào)節(jié)各段爐排速度，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)其他條件恒定時，爐排停留時間與垃圾燃盡的效果成正比，但要防止走極端，導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行或高熱灼減率現(xiàn)象。一般情況下，爐排各段的速度依據(jù)爐排上料層厚度設(shè)定，但操作者要勤觀察，若發(fā)現(xiàn)燃盡區(qū)有未燃盡的垃圾時，立即減小燃盡區(qū)的爐排速度，使未燃物在燃盡區(qū)完全燃燒。
(5)及時調(diào)節(jié)燃盡區(qū)的風(fēng)量配比，提高熱能利用效率。垃圾在燃盡區(qū)結(jié)束燃燒，通常情況下燃盡區(qū)風(fēng)量被設(shè)定為總風(fēng)量的10%左右。但若發(fā)現(xiàn)大量可燃物在燃盡區(qū)存在，應(yīng)及時調(diào)節(jié)其一次風(fēng)門的開度，增加風(fēng)量，使燃盡區(qū)的未燃垃圾進(jìn)一步燃燒。同時防止風(fēng)量配比不能過多，否則煙氣中的氧量增加，影響爐膛溫度及煙氣溫度，降低鍋爐的出力和蒸汽的品質(zhì)。
4結(jié)語
馬丁爐排式焚燒爐的燃燒工況很容易受垃圾品位波動的影響，而我國大多數(shù)生活垃圾是混合收集，垃圾的熱值低且波動大。采用生物質(zhì)垃圾獨立收運(yùn)、物理脫水法和生物穩(wěn)定化技術(shù)來提高垃圾品位;預(yù)防為主，嚴(yán)格生產(chǎn)管理，靈活應(yīng)用DCS系統(tǒng)，強(qiáng)化焚燒操作技能，避免脫火、確保垃圾燃盡，是實現(xiàn)焚燒爐穩(wěn)定燃燒和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效措施。
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