炉排式垃圾焚烧炉固体不完全燃烧损失分析

2012-08-22运嘉宁

资源节约与环保 2012年4期

运嘉宁

天津滨海新区环汉固废综合处理有限公司，天津，300480

⒈引言

在垃圾的环保焚烧中，炉排式垃圾焚烧炉以其适应性强，经济性好，环保性能高的优点逐渐成为了垃圾环保焚烧处理中的主要炉型。然而，由于炉排炉特有属性、垃圾成分的复杂性、运行方式的不合理性，导致燃烧后的炉渣中生料含量经常会很高，同时炉渣量和飞灰中的含碳量也随之上升，大大降低了垃圾焚烧工艺的整体效率。而且，这一情况对锅炉效率的具体影响数值一直是困扰广大工程人员的问题之一。笔者将以SLC—400/4.0混合式炉排炉就其固体不完全燃烧损失进行分析计算，并结合运行管理经验在运行方式上提出一些解决方案。

2.正文

固体不完全燃烧热损失是由于进入炉膛的燃料中，有一部分没有参与燃烧或未燃尽而被排出炉外引起的热损失[2]。通常来说，垃圾特性、燃烧方式、炉膛结构、炉排形式和运行工况都会影响固体不完全燃烧损失。对于垃圾焚烧炉而言，笔者认为应该以同种垃圾不同燃烧调整和不同种垃圾相同燃烧工况进行综合计算分析。

2.1 固体不完全燃烧损失数值计算

2002年清华大学王伟等人通过查询相关图表及经验估算，认为固体不完全燃烧热损失为10.7%[3]。然而此数据随着垃圾焚烧设备的日益完善、运行调整的越发科学，已经有了很大的变化。

2.1.1 同种垃圾的固体不完全燃烧损失的数值计算

根据某垃圾焚烧发电厂3年的生产日报及中核设计院部分设计资料进行综合分析，选取了最典型的运行工况进行分析。所需的主要数据如表2-1：

表2-1

对入炉垃圾进行取样进行热值分析，其燃料元素分析结果如表2-2：

表2-2[4]

对固体不完全燃烧损失进行计算的主要公式：

炉渣中灰量占垃圾总灰量份额：

漏料中灰量占垃圾总灰量份额：

飞灰中灰量占燃料总灰量份额：

固体不完全燃烧热损失：

五组数据计算结果如表3：

表2-3

2.1.2 不同种垃圾的固体不完全燃烧损失的数值计算

由于入炉垃圾的成分和热值绝对不会像燃煤锅炉所烧的煤一样稳定。因此，笔者以相同的蒸发量、燃烧工况对同一台锅炉进行数据选取，详见表2-4。垃圾A为秋季发酵时间较长的入炉垃圾，垃圾B为夏季发酵时间较长入炉垃圾，垃圾C为冬季发酵时间较短的入炉垃圾。

表2-4

三种垃圾的热值分析，其元素分析如表2-5：

对此3组数据进行固体不完全燃烧损失进行计算的主要公式：

炉渣中灰量占垃圾总灰量份额：

漏料中灰量占垃圾总灰量份额：

飞灰中灰量占燃料总灰量份额：

固体不完全燃烧热损失：

三种垃圾计算结果如表2-6：

2.2 综合分析数据

对于同种垃圾的不同燃烧工况而言，总结的现象主要包括以下三方面：

①炉渣量、飞灰量、炉渣和飞灰中的含碳量之间的关系在线性上一致，而且均为影响固体不完全燃烧损失的重要因素。

②垃圾燃烧后的炉渣量大，炉渣中的含碳量也就会高，同时飞灰量和飞灰中的含碳量也处于比较高的水平。显而易见，此时的锅炉处于一个比较差的运行工况。

③炉渣、飞灰、含碳量对固体不完全燃烧损失的影响并非按照固有比例加以影响，而是随着炉渣、飞灰、含碳量的增加，对固体不完全燃烧损失的影响越来越大。

对于不同垃圾的同种燃烧工况而言，总结的现象主要是：

在三组垃圾中，为达到同种工况，也要求炉渣中的含碳量相同（不出生料），热值越低的垃圾，每小时的入炉垃圾量越高，相应产生的炉渣量、飞灰量就越高，相应的固体不完全燃烧损失就比较高。所以越是热值高、发酵充足的垃圾，越容易控制把固体不完全燃烧损失降到比较低的水平。

值得一提的是，炉渣中的含碳量过高，即炉渣中未燃烧完全的垃圾过多，还有另外两层危害。

①未完全燃烧的垃圾过多会造成炉渣在燃烬炉排和落渣竖井处于250—400℃时段持续过长，而二噁英类化合物的生成温度为180～400℃[5]，所以会大量的增加二噁英类化合物的生成量。垃圾焚烧企业为了杜绝二次污染的发生，只能进一步增加环保处理成本。

②炉渣中未完全燃烧的垃圾过多还造成了炉渣运送、处理的成本大大增加，降低垃圾焚烧单位的整体效益。

2.3 解决方案

针对上述现象，笔者从运行管理方面提出以下方案：

炉渣中的未完全燃烧的垃圾过多处理方案：

第一：运行人员需勤于到现场看火，加强调整，尽可能的避免燃烬炉排上带有明火的垃圾进入落渣竖井。

第二：对于热值较低、水分高的垃圾要尽可能的提高一次风和二次风的温度。

第三：对于炉排燃烬段的配风进行优化，保证垃圾能够燃烧完全。

第四：垃圾吊车岗位加强对垃圾的翻松，避免大的块状、团状垃圾进入炉膛。

垃圾发酵不足、热值过低处理方案：

第一：优化垃圾池的使用方式，提高垃圾的有效堆积密度，以加强发酵。

第二：垃圾池做好封闭措施，有条件的可安装暖汽以提高垃圾池内的温度，加强垃圾的发酵。

第四：加强垃圾吊车岗位的管理，及时清出渗沥液排水沟。

第五：进一步优化自动燃烧控制A C C系统，根据时刻变化的投入炉内垃圾的性质，在确保额定的焚烧量的情况下，以余热锅炉的出口蒸发量为目标，通过控制、调节炉排速度和燃烧用风量，最终达到最佳燃烧工况，将燃烧室温度和热灼减率控制在要求范围内。

第六：加强生物质和垃圾的合理配比。冬季垃圾虽然热值低、发酵困难，但正是棉杆的收获期，目前棉杆大约是150—260元/吨，以吨垃圾上网电量为240来算，从经济性而言完全在可承受范围内。因此可以考虑将棉杆作为提高热值、优化焚烧工况的理想生物质[6]。

通过上述措施降低固体不完全燃烧损失，不仅仅是提高了锅炉效率，还大大降低了吨垃圾处理成本，提高了吨垃圾上网电量，增加了企业的环保性，可谓一箭三雕。当然，从发电的角度而言，垃圾焚烧发电厂和火力发电厂确实有很大的相似之处，但二者有着本质的区别。火力发电厂的目的是通过发电生产高品位能源以满足生产生活的基本需求，其基本指标是发电量。垃圾焚烧发电厂则是以处理垃圾为根本目的，并利用余热发电，基本指标是垃圾处理量[7]。因此，将垃圾环保处理是垃圾焚烧企业的生命线。