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炉排式垃圾焚烧炉稳定燃烧探讨
发布时间:2019-8-7    点击次数:44

    垃圾在焚烧炉内稳定燃烧是垃圾发电厂环保、经济运行的关键。我国城市生活垃圾以混合收集为主,导致垃圾水分高、发热值低,增加垃圾在焚烧炉内稳定燃烧的难度。以马丁炉排式焚烧炉为例,从垃圾的品位和焚烧操作两方面分析了影响稳定燃烧的因素,并提出了稳定燃烧的措施:

    提高垃圾品位,如物理脱水、生物稳定技术等;提高焚烧操作技能,依据垃圾品位和发酵程度及时调节料层厚度和一次风量,合理控制炉排速度和燃尽区的风量配比等,严防脱火、烧不尽等现象的发生。

    近年来,我国生活垃圾焚烧发电技术得到迅猛发展并形成了垃圾发电产业,在该产业中,人们关注的重点是控制二次污染和热能的有效利用,而垃圾在焚烧炉内稳定燃烧是解决上述问题的关键。

    目前我国城市生活垃圾大多数未分类收集,导致垃圾成分多变,焚烧过程不稳定、时变性强,且很难完全通过实时自动控制技术实现稳定燃烧。本文以马丁炉排式垃圾焚烧炉为研究对象,从垃圾的品位和焚烧操作两方面探讨影响稳定燃烧的因素,并提出了对策,拟对炉排式焚烧炉的稳定运行有借鉴作用。

    1提高垃圾的品位

    1.1垃圾品位与稳定燃烧

    焚烧法处理垃圾是通过高温氧化作用,消减垃圾中的有害物质,同时排出烟气和固体残渣。对于焚烧垃圾发电工艺来说,高品位垃圾主要是指热值高,能稳定燃烧,无害化、减量化程度高的垃圾。

    研究表明,当垃圾料的平均热值高于7000kJ/kg,才能稳定燃烧且热能得到经济地利用。可见提高垃圾的热值是提高其品位的关键,而组成和含水率是影响垃圾热值的主要因素。

    生活垃圾中常见物质的干基高位热值按塑料、橡胶、木竹、纺织物、纸、灰土陶类、厨余、金属类、玻璃等依次减小。若厨余垃圾含量多,而塑料等含量少的垃圾的热值必然低。

    研究表明,垃圾的含水率增加,其有效热值成正比地快速下降,如某垃圾焚烧发电厂垃圾含水量增加9.6%,垃圾燃烧的有效热值就降低6157kJ/s,锅炉热效率下降14.6%,发电机组效率下降5.29%,电能和蒸汽的产量下降2/3,且烟道气的热损失大大增加[1]。

    1.2提高垃圾品位的主要措施

    (1)生物质垃圾独立收运。生物质垃圾主要包括农村、城市居民的厨余类垃圾等,这类垃圾是垃圾中水分、氮、氯等的主要贡献者,且含可降解生物成分多,因此在社区设置独立的生物质垃圾箱和生物质垃圾收运车,能有效提高垃圾的热值和降低有害物质的产生。

    研究表明,某社区约40%的生物质垃圾得到独立收运,垃圾的有效热值就能满足稳定燃烧,同时有利控制烟气中二噁英等有害物质。而将这些生物质垃圾做堆肥处理后用于市政园林或改良土壤,还可厌氧发酵处理产生沼气用于发电。

    (2)物理脱水法。在城市居民生活区建立生活垃圾集中压缩脱水处理模式,既提高了垃圾的热值,又解决了垃圾运输过程中的滴漏和运输设备腐蚀问题。脱水产生的污水直接进入城市污水管网。

    (3)生物稳定技术。生物稳定技术是在垃圾焚烧前,通过强制通风,控制含氧量、温度等参数,易腐有机物发酵产生热量使垃圾中的水分快速挥发,水分显著降低,垃圾热值显著增大。

    研究者通过控制温度、含氧量、通风量,依据原含水率不同,在发酵7~14天内垃圾含水率能降到20%,热值提高50%~250%,同时垃圾的重量和体积均减量化[2]。

    目前利用垃圾焚烧发电厂现有的垃圾储坑,依据季节控制好发酵时间,如较寒冷地区的冬季可采用锅炉排污水、蒸汽疏水等作为热源直接加热垃圾,有利于垃圾的发酵并排出自由水,有效提高垃圾热值,是提高入炉垃圾热值的经济有效方法。

    2依据垃圾发酵程度控制料层厚度和一次风量

    依据垃圾发电厂目前的工艺,一般垃圾进厂后存放发酵3~7天才送入焚烧炉。由于城市生活垃圾组成、收集量不确定,且季节、天气会影响垃圾发酵效果,使入炉垃圾的热值不可确定,这就需要垃圾吊操作者与锅炉运行人员密切配合,依据垃圾的发酵程度,合理控制料层厚度和一次风量,保证焚烧炉稳定燃烧。

    正常发酵的垃圾,通常按设计值控制一次风温、炉排料层厚度、炉排运动速度和一次风量。若垃圾热值较高,料层厚度适当薄,且风量适当减少,避免炉温太高使受热面结焦,反之,则控制料层厚度适当厚,加大一次风量,保证炉温稳定。

    垃圾发酵时间充分,如国家法定长假期间,生活垃圾量会猛增。这种垃圾有效热值高,很容易燃烧,单位垃圾燃尽时间短,容易脱火,须增加料层厚度,控制一次风量能穿透料层为适宜,以减缓燃烧,控制炉温,防止脱火。

    同时加快给料时间和炉排运动,特别注意观察炉温的变化。当料中有较多的橡胶等高热值垃圾时,可以用二次风或掺入发酵不好的低热值垃圾辅助控制炉温,同时还可以控制火床更短些,以减少燃烧的垃圾量,减少放热量。

    垃圾发酵不好,有效热值低,稳定燃烧难度大。一是注意料层厚度与一次风量的匹配:由于垃圾发酵时间不够,很难干燥,为了使新料尽快干燥,必须大风量,但在大风量下大量的垃圾几乎同时被烘干,大量垃圾短时间快速被燃尽,新料还来不及被烘干,就会出现脱火;反之,一次风量小,垃圾不能正常干燥和正常燃烧,炉温不稳定。

    二是勤翻料,即将逆推炉排的“间隔开”和“间隔停”时间缩短,使燃料与氧充分接触,有利燃烧;三是增加火床长度,保证新料有充分的烘烤时间。

    3避免脱火,保证垃圾燃尽

    3.1脱火和燃不尽的原因

    与燃煤锅炉比较,垃圾焚烧炉的储热量更差,所以垃圾焚烧炉在运行中若遇垃圾的有效热值有较小的变化,或者火床偏短(如炉排停止时间设置过长且未及时调整就可能导致),致使新进垃圾着火慢,就会导致炉温下降几十度。

    若垃圾的有效热值减少的多,或者火床严重偏短,上炉排中大量未着火的垃圾被顺推至下炉排着火处阻断传热传质,导致下炉排已着火区氧含量显著下降,火焰熄灭,只存零星的着火点,炉温下降达几百度,出现脱火[3]。

    垃圾焚烧后的灰渣热灼减率高,说明垃圾燃不尽,垃圾无害化和减量化不彻底,国标要求热灼减率低于5%,公司内控指标要求不大于3%。作者通过观察焚烧炉内垃圾的燃烧状态并结合渣坑内未燃尽垃圾的成分分析,认为导致垃圾燃不尽的主要原因有:风量配比不足或炉排速度偏快,导致主燃区垃圾未完全燃尽,或料层太厚主燃区无法烧透,致使燃尽区有大火存在;

    遇含水率较高的垃圾,没有匹配好一次风量与风温,导致垃圾延迟点火,使垃圾燃不尽;垃圾在干燥区形成的焦糊外壳或缩聚体使被封闭在缩聚体内的垃圾得不到充分干燥,若这些缩聚体跌入燃烧区未被摔碎而分散,这部分垃圾无法燃尽。

    3.2措施

    (1)垃圾吊操作人员尽量投发酵好的料,均匀投料。比如,将一个抓斗的垃圾分几次投,使垃圾蓬松地堆在溜槽里,同时灵活应用机械抓的闭合、打开方式松散垃圾,使垃圾入炉前少成团或不成团。

    (2)控制好火床的长度,严禁主燃烧区过于靠前,对分布四个风室的焚烧炉,主燃烧区控制在第二、三风室之间的炉排位置。

    (3)垃圾吊与锅炉操作者协作,及时调节料床厚度。比如,垃圾吊操作者发现垃圾的灰分或垃圾的热值有明显变化时应及时通知锅炉操作者做好调整准备工作:若垃圾的热值增加,适当减薄料床的厚度,若垃圾的热值降低,适当增加料床的厚度;若垃圾的灰分增多,适当控制料层薄一些,反之,增加料层厚度。

    (4)合理调节各段炉排速度,实现经济运行。当其他条件恒定时,炉排停留时间与垃圾燃尽的效果成正比,但要防止走极端,导致不经济地运行或高热灼减率现象。一般情况下,炉排各段的速度依据炉排上料层厚度设定,但操作者要勤观察,若发现燃尽区有未燃尽的垃圾时,立即减小燃尽区的炉排速度,使未燃物在燃尽区完全燃烧。

    (5)及时调节燃尽区的风量配比,提高热能利用效率。垃圾在燃尽区结束燃烧,通常情况下燃尽区风量被设定为总风量的10%左右。但若发现大量可燃物在燃尽区存在,应及时调节其一次风门的开度,增加风量,使燃尽区的未燃垃圾进一步燃烧。同时防止风量配比不能过多,否则烟气中的氧量增加,影响炉膛温度及烟气温度,降低锅炉的出力和蒸汽的品质。

    4结语

    马丁炉排式焚烧炉的燃烧工况很容易受垃圾品位波动的影响,而我国大多数生活垃圾是混合收集,垃圾的热值低且波动大。采用生物质垃圾独立收运、物理脱水法和生物稳定化技术来提高垃圾品位;预防为主,严格生产管理,灵活应用DCS系统,强化焚烧操作技能,避免脱火、确保垃圾燃尽,是实现焚烧炉稳定燃烧和经济运行的有效措施。

来源:工业技术 黄旌等

关键字:焚烧炉 垃圾焚烧炉 炉排式焚烧炉

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