垃圾能源化技術(shù)主要包括氣化法、熱解法和焚燒法等。其中焚燒法具有處理量大，處理速度快，工藝簡(jiǎn)單，減容、減量、滅菌效果好，能將垃圾中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了快速發(fā)展。焚燒法的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)一直是社會(huì)各界的關(guān)注點(diǎn)，GB18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)污染物排放提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。而焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，垃圾完全燃燒是控制污染物產(chǎn)生，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。由于城市生活垃圾未分類收集，垃圾組分變化大，致使焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行難度増大，甚至影響污染物排放，嚴(yán)重影響企業(yè)的社會(huì)形象和經(jīng)濟(jì)效益。該文對(duì)某垃圾焚燒爐調(diào)試和運(yùn)行中出現(xiàn)的爐排斷火、爐渣熱灼減偏高兩個(gè)問題進(jìn)行了分析研究，并提出了解決問題的有效措施，擬對(duì)同型垃圾發(fā)電廠的運(yùn)行有借鑒作用。
焚燒爐簡(jiǎn)介
某廠垃圾焚燒爐單臺(tái)日處理生活垃圾400t，采用馬丁兩段式逆推和順推往復(fù)式運(yùn)動(dòng)爐排。整個(gè)焚燒爐爐排分為上下兩段：上段為順推運(yùn)行模式，下段為逆推運(yùn)行模式，上下段以縱墻連接，尾部設(shè)置擋板用于調(diào)節(jié)料層厚度。爐排采用液壓控制，雙列階梯式布置，每列分為3個(gè)區(qū)：第一區(qū)為干燥區(qū)，第二區(qū)為燃燒區(qū)，第三區(qū)為燃盡區(qū);爐排下設(shè)有4個(gè)風(fēng)室，第一風(fēng)室布置在上爐排，第二、三、四風(fēng)室布置在下爐排;爐排均為一排固定，一排活動(dòng)交替安裝。通過調(diào)整爐排運(yùn)動(dòng)速度來調(diào)整垃圾在爐排上的停留時(shí)間及垃圾焚燒速度。
爐排斷火
該廠調(diào)試和運(yùn)行中，垃圾焚燒爐內(nèi)發(fā)生斷火的情況分為兩種：一是輕微斷火，發(fā)生這種情況時(shí)爐溫下降約60℃~100℃，當(dāng)火床到位后爐溫又回升到正常;二是嚴(yán)重?cái)嗷?，爐溫下降幅度大，下降大于100℃，甚至火焰只在上爐排，下爐排上的垃圾只有零星的著火點(diǎn)。
2.1 原因分析
輕微斷火的原因：一是垃圾的濕基低位熱值(效熱值)有較小的變化;二是垃圾熱值正常，著火情況也好，但爐排停止時(shí)間設(shè)置不宜，過長且未及時(shí)調(diào)整而導(dǎo)致火床偏短，致使垃圾進(jìn)料后，新料著火慢，爐溫下降。
嚴(yán)重?cái)嗷鸬脑蚍治鋈缦拢?/div>
(1)垃圾的有效熱值變化較大。垃圾坑底部的垃圾處于滲濾液浸泡中，垃圾坑頂部的垃圾發(fā)酵欠佳，滲濾液未滲出，垃圾的含水率均高，導(dǎo)致垃圾的有效熱值低，著火緩慢。
(2)火床嚴(yán)重偏短，致使新入爐的垃圾將上爐排的火焰壓滅或者新垃圾根本就不能及時(shí)著火。隨著爐排的運(yùn)動(dòng)，若上爐排中大量未著火的垃圾被順推至下爐排著火處，阻斷了垃圾燃燒過程的傳熱傳質(zhì)，導(dǎo)致下爐排中已著火垃圾周圍氧含量急劇降低，并伴隨著溫度急劇下降，火焰極易熄滅。
2.2 措施
解決爐排斷火問題應(yīng)以預(yù)防為主，應(yīng)對(duì)措施如下。
(1)鍋爐操作者控制好火床在合適的長度，且主燃燒區(qū)基本在第二、三風(fēng)室之間上部的爐排位置，防止主燃燒區(qū)過于靠前。
(2)垃圾吊操作人員盡量投料均勻。一是盡量投發(fā)酵好的料;二是盡可能地分幾次投完一個(gè)抓斗的垃圾，使得垃圾蓬松的堆積在溜槽;三是用機(jī)械抓的閉合狀態(tài)進(jìn)入垃圾堆后再打開機(jī)械抓的方式松散垃圾，使垃圾入爐前不成團(tuán)或少成團(tuán)。
(3)鍋爐操作者與垃圾吊操作人員緊密合作，控制料床厚薄適宜。如垃圾吊操作人員發(fā)現(xiàn)垃圾熱值或灰分明顯有變化時(shí)，要及時(shí)通知鍋爐操作者提前進(jìn)行調(diào)整工作。若垃圾的熱值高，料床厚度適當(dāng)減薄，垃圾的熱值低，料床的厚度適當(dāng)增加;若垃圾重，料層適當(dāng)控制薄一些，垃圾輕，料層控制稍厚一點(diǎn)。
(4)操作者不斷積累經(jīng)驗(yàn)，靈活應(yīng)用DCS系統(tǒng)中的爐排、給料器控制功能，依據(jù)垃圾的實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整。
(5)啟爐時(shí)，爐膛溫度達(dá)到一定值時(shí)才將垃圾推入上爐排烘烤，待確認(rèn)上爐排垃圾大面積著火后，爐排才開始運(yùn)動(dòng)，并設(shè)定恰當(dāng)?shù)纳蠣t排和下爐排的運(yùn)動(dòng)速度，防止啟爐過程爐排斷火。
爐渣的熱酌減率偏高
爐渣的熱灼減率是指焚燒后的爐渣在600℃左右高溫加熱3h后減少的質(zhì)量百分比。生活垃圾焚燒后的爐渣由熔渣、石頭、陶瓷、金屬等無機(jī)物和少量可燃物組成，其熱灼減率高，說明垃圾沒有被燒透，垃圾減量化、無害化不徹底，増加了爐渣在運(yùn)輸和填埋過程中對(duì)環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。在一個(gè)月內(nèi)，隨機(jī)取該廠焚燒爐渣10個(gè)樣品，分析其熱灼減率如圖1所示，從圖中可知，熱灼減率均低于5%，但很不穩(wěn)定，且超出一半的樣品的熱灼減率超出公司的內(nèi)控指標(biāo)(≤3%)要求，同時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)爐渣中有未燃盡的有機(jī)物存在。
3.1 原因分析
經(jīng)長期觀察爐排上各個(gè)區(qū)域垃圾燃燒的狀態(tài)并結(jié)合渣坑內(nèi)爐渣的組成分析，認(rèn)為導(dǎo)致熱灼減率偏高的主要原因如下。
(1)爐排速度過快或風(fēng)量配比偏少，引起大塊(團(tuán))垃圾在主燃區(qū)未完全燃盡，或主燃區(qū)垃圾料層太厚不能燃盡，致使燃盡區(qū)仍然有大火存在的現(xiàn)象。
(2)垃圾含水率較高，干燥區(qū)(上爐排)的一次風(fēng)量和風(fēng)溫匹配不好，造成垃圾點(diǎn)火延遲，影響燃盡。
(3)垃圾在干燥區(qū)(上爐排)形成的縮聚體造成垃圾難以燃盡。垃圾中的低熔點(diǎn)物(如塑料等)在干燥區(qū)也容易縮聚或焦糊形成縮聚體。該廠兩段式爐排設(shè)立縱墻的作用是使垃圾從縱墻上跌落至燃燒區(qū)的過程中：一是干燥的垃圾更好的分散，充分燃燒;二是摔碎包裹在垃圾上的焦糊外殼或縮聚體，使殼(體)內(nèi)物質(zhì)充分接觸火焰持續(xù)燃燒，但被封閉在縮聚體里的垃圾沒有得到充分干燥，若這種縮聚體較多，顯著降低燃燒區(qū)溫度，影響燃燒效果，且偶有發(fā)現(xiàn)團(tuán)狀的料從縱墻上跌落后，并未被摔碎。
3.2 解決措施
(1)控制燃盡區(qū)爐排停留時(shí)間，合理調(diào)節(jié)干燥區(qū)和燃燒區(qū)的爐排速度，當(dāng)其他條件不變時(shí)，爐排停留時(shí)間越長，焚燒效果就越好，但停留時(shí)間太長，單位時(shí)間處理量降低，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo);爐排停留時(shí)間過短，致使垃圾不完全燃燒，影響熱灼減率。一般情況下，依據(jù)爐排上堆料厚度合理調(diào)節(jié)爐排各段的速度，但操作者要勤觀察，積累經(jīng)驗(yàn)，靈活處理，若燃盡區(qū)有未燃盡的垃圾時(shí)，及時(shí)減慢燃盡區(qū)的爐排速度，以保證可燃物在燃盡區(qū)得到完全燃燒。
(2)調(diào)節(jié)好燃盡區(qū)的風(fēng)量配比。燃盡區(qū)是爐渣的形成區(qū)域，在該區(qū)內(nèi)結(jié)束燃燒過程，所以，燃燒需要的風(fēng)量不多，正常情況下控制燃盡區(qū)風(fēng)量為總風(fēng)量的10%左右，但若發(fā)現(xiàn)燃盡區(qū)殘留大量可燃物，就要及時(shí)調(diào)節(jié)燃盡區(qū)的一次風(fēng)門的開度，使燃盡區(qū)處于旺火狀態(tài)，未燃垃圾進(jìn)一步燃燒完全，減低灼減率。同時(shí)注意，若燃盡區(qū)的風(fēng)量配比過多，煙氣中的含氧量増加，爐膛溫度及煙氣溫度受到影響，鍋爐的出力會(huì)下降。
(3)加強(qiáng)管理，提高一線操作者的責(zé)任心。由于城市生活垃圾組分的不穩(wěn)定性，且目前的垃圾焚燒過程在線實(shí)時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)還不能獲得滿意的結(jié)果，因此，通過鍋爐操作者實(shí)時(shí)觀察、及時(shí)調(diào)節(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)，提高操作水平來保證垃圾燒盡特別重要。同時(shí)必須有嚴(yán)格的生產(chǎn)運(yùn)行管理制度，對(duì)值班人員應(yīng)有明確的分工和職責(zé)，激發(fā)運(yùn)行人員的積極性，是確保爐渣熱灼減率低的重要環(huán)節(jié)。
結(jié) 語
未分類收集生活垃圾的組分波動(dòng)大，導(dǎo)致垃圾焚燒爐穩(wěn)定燃燒難度大。該廠的實(shí)踐證明，分析發(fā)生問題的原因，不斷積累、總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化操作者的責(zé)任意識(shí)和操作技能，加強(qiáng)運(yùn)行過程管理，是目前解決爐排斷火和降低爐渣灼減率的關(guān)鍵措施。同時(shí)，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)，提高自動(dòng)控制水平，才能保證垃圾發(fā)電獲得環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化。
?
