垃圾焚烧发电厂垃圾坑加热解冻系统设计

2018-11-02罗成俊钱兵李军

中国环保产业 2018年10期

罗成俊，钱兵，李军

（中国天楹股份有限公司，江苏海安 226600）

前言

垃圾焚烧处理能起到垃圾减量化、无害化、资源化的作用，现已成为我国生活垃圾处理的主要方式，垃圾焚烧发电技术也已在我国广泛应用。我国地域辽阔，南北温度相差较大，北方冬季气温在零下，且时间较长，收集的垃圾极易结冰，在投入垃圾坑后，坑内的温度与室外温度相当，结冰的垃圾不易融化，会对入炉垃圾热值产生不良影响。为了保证冬季垃圾坑内的垃圾可持续发酵，需要进行垃圾坑优化设计，在原有的基础上增加垃圾坑加热解冻系统，使冬天垃圾坑内的垃圾正常发酵，使垃圾的热值满足焚烧炉的要求，保证整个冬季垃圾焚烧发电厂稳定运行。

1 项目概况

滨州市生活垃圾焚烧发电项目于2014年11月建成投产，项目核心技术源自比利时WATERLEAU机械炉排炉处理工艺，采用三炉两机的模式，总规模为日处理生活垃圾1200吨，使用了先进的西门子汽炉机组，实现了自动控制的集成化、智能化，各类排放指标均达国家及欧盟环保标准。

2 垃圾结冰对焚烧系统运行影响

项目地处山东北部，投产后运营状况良好，但进入12月下旬，气温降到-10℃，燃烧状况急剧恶化。根据垃圾的发酵周期，贮存容量为5～7天的垃圾量，新垃圾可以进行有效发酵，将水分析出，而一旦垃圾结冰，垃圾中的水分无法除去，降低入炉垃圾热值，给焚烧炉的运营管理带来挑战[1]。在常温下，垃圾在垃圾仓内搁置5～7天后，外在水分渗出，内在水分也在生化反应后析出，渗滤液占垃圾量的10%～30%，渗滤液通过垃圾坑底部一侧布置的栅格和管道排到电厂配套的污水处理站做进一步处理，在去除渗滤液后，垃圾的热值得到提高，满足焚烧炉垃圾设计热值的要求。

当室外气温降低时，由于焚烧炉一次风机持续抽出垃圾坑内的气体作为一次风，室外冷空气不断补充进来，使垃圾坑内的温度逐渐降低。特别是在北方地区秋冬季节，当气温低于10℃时，垃圾中微生物活性降低，发酵速度随之降低，当气温低于5℃时，垃圾完全停止发酵。由于气温较低，造成垃圾发酵速度慢甚至停止发酵，垃圾中的水分无法以渗滤液的形式脱出，使得入炉垃圾含水高、燃烧燃尽困难，不能有效利用垃圾中的热值，导致焚烧炉燃烧不稳定，发电效率降低。且炉渣中的残余垃圾较多，不利于垃圾的减量化、无害化。

而冰冻垃圾，垃圾水分被固化在垃圾内外，其融化需热量和时间，焚烧电厂的卸料大厅与垃圾坑之间没有布置保湿设施，垃圾坑在设计时没有重视垃圾结冰对焚烧的影响，使得冰冻垃圾被直接投入焚烧炉，占垃圾量10%～30%的结冰渗滤液融化时需要吸收能量，结冰融化后在炉中的气化过程中又会吸收热量，在炉排机械负荷相同的情况下，增加了炉排运营负担，使垃圾不能充分燃烧，同时还会加重烟气净化系统的工作负荷。

3 解决垃圾冰冻问题的措施

解决垃圾坑中结冰问题，必须考虑提高垃圾坑内温度，在目前设施的基础上，经过不断探索改造，提出下列方案。

3.1 启用辅助燃烧器

当焚烧炉内垃圾热值过低时，开启炉膛两侧布置的辅助燃烧器，辅助燃烧使用柴油，采用此工艺可提高炉膛温度，辅助燃烧器设计的目的是在垃圾焚烧炉内垃圾的热值较低而无法达到850℃以上的燃烧温度时，根据焚烧炉内测温装置的反馈，辅助燃烧器投入运行，喷入辅料以确保焚烧温度达到850℃以上并停留至少2s。如果长期开启辅助燃烧器，会耗费大量柴油，无法做到经济运行，所以此办法只能在应急时采用。

3.2 布置垃圾坑加热系统

为了提高垃圾坑内的温度，可采用蒸气加热的方式，具体布置如下图。

垃圾坑蒸气加热布置图

在一次风I段预热器和二级预热器之间开设旁路，将热风引出，与炉墙冷却风在出口汇合，再通过垃圾坑顶部风管，由引风机喷入垃圾坑，此种方法对垃圾焚烧发电设备影响较小，充分利用了一次风I段预热器，避免从一抽抽汽后再进行换热，同时也充分利用了炉墙冷却风的热源，而在引入一次风I段旁路的热风时，设置控制阀门，在炉墙冷却风出口处同样设置控制阀门，以便在气温升高的季节，关闭管道，而保留原来的一次风流程通道。