600t/d 垃圾焚烧炉燃烧运行与结构优化研究

2020-12-26宋兴健

工程建设与设计 2020年24期

宋兴健

（福州红庙岭垃圾焚烧发电厂，福州350001）

1 引言

城市垃圾本身具有水分高、热值低以及难易调整燃烧控制等缺点。因此，如何做好城市垃圾的燃烧，实现城市垃圾的无害化处理对于当前社会实现持续发展有着十分重大的意义。本文就如何优化和调整垃圾焚烧炉进行了研究。

垃圾焚烧炉是焚烧处理垃圾的设备（见图1）。垃圾在炉排上燃烧，生成1 050℃高温烟气，依次进入第一、第二与第三烟气室，通过锅炉水冷壁、水冷屏、过热器与省煤器的热量吸收，成为210℃的烟气，再进入喷雾脱酸塔，在塔内与石灰浆液雾滴充分反应，酸性气体（如HCl、HF、SO2等）绝大部分被吸收去除，最后经过布袋除尘器过滤去烟气中的粉尘后经烟囱排入大气[1]。垃圾焚烧炉由垃圾进料系统、炉排系统、焚烧炉液压系统与点火及辅助燃烧系统组成，配合余热发电系统、烟气净化系统，灰渣处理系统与自动控制系统，电气系统等，完成垃圾的焚烧，热量的吸收利用与烟气净化作用。

图1 垃圾焚烧炉

2 焚烧炉给料要求分析

2.1 投料

首先，要避免垃圾进入料斗后出现不平衡，比如，两端高低不一致，这样会导致推料器承受的重量不稳，当垃圾进入炉膛时，很容易由于左右垃圾不一致，而出现炉排上垃圾不一样的问题。此外，一旦垃圾堆放在料斗的位置过高，也会压实料斗溜槽，造成堵塞，这样也会导致炉内缺料，不容易推出垃圾。因此，保持料斗垃圾的平衡和料位的一致，是焚烧炉运行的重要前提[2]。

2.2 渗漏液的排泄

只有控制好垃圾储坑内的渗漏液能够快速排出垃圾储坑，让垃圾堆满足正常的发酵时间，保证渗漏液可以快速流到排水口，才能保证垃圾排水。

2.3 垃圾发酵时间

如果垃圾堆的发酵时间不充足，少于168h，会导致垃圾进入炉膛后，不利于燃烧，炉膛温度下降，必须投入辅燃系统喷柴油助燃来保证850℃的炉温，提高运行成本。因此，建议垃圾的堆放要超过7d 为最佳，同时，要求垃圾坑必须要有足够大的容积，堆放垃圾，满足垃圾的燃烧发酵时间[3]。

垃圾储坑的主要功能是储存垃圾，起到对垃圾量的调节作用；也能对垃圾进行搅拌、混合和脱水等处理，起到对垃圾品质的调节作用。某公司垃圾坑的容积为21 250m3，垃圾卸料平台高程7.000m，能够满足约8d 的垃圾储存量，满足CJJ 90—2009《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》和项目稳定、可靠运行的要求。

3 600t/d 垃圾焚烧炉燃烧运行与结构优化

3.1 工作原理

某公司采用德国马丁SITY2000 焚烧炉，焚烧炉炉排由动、静相间的炉排片组成，固定炉排片与活动炉排片以行为单位交替布置。依靠液压连杆机构驱动，活动炉排片在固定炉排片上做往复的逆推运动，炉排片总体使用寿命不少于4a。炉排面采用24°倾角，炉排片头部设置合理的凸台，凸台斜面上布置了分布均匀的一次风孔。炉排片往复逆推运动对垃圾的搅拌和翻转效果非常好，同时配置了合理的燃烧空气系统，垃圾运动缓慢，燃烧稳定，燃烧效率高。

炉排分为3 个区域：干燥区、燃烧区和燃尽区。在给料器的推动作用下，垃圾首先进入干燥区，通过炉排的动作，垃圾在炉排上往前移动到燃烧区，垃圾经过气化、燃烧过程后，最后到达燃尽区。固定碳在燃尽区充分燃烧后，炉渣落入落渣口。

焚烧炉分为上下2 段驱动，上段炉排是干燥区和燃烧区，下段炉排是燃尽区。炉排驱动梁间隙采用密封风机密封。

炉排尾部设置液压驱动的料层调节挡板，根据燃烧情况及时调整炉排上料层的厚度，操作简单，调节作用明显，燃尽后的炉渣从该挡板处的落渣口进入到除渣机。炉排灰斗布置在炉排下部，暂时存放炉排漏灰。炉排灰斗也是一次风室。

垃圾炉的调节与控制，是利用炉排速度、风量、推料量、燃烧状态、燃烧区间以及料层厚度的调整来实现的，同时也受天气的影响，可以根据垃圾入炉后的热值变化因素进行调整和控制。

3.2 600t/d 垃圾焚烧炉燃烧运行优化

3.2.1 分配一次风量

在进行一次风的调节过程中，应该根据垃圾炉的燃烧实际情况进行调节，将燃烧区间往后移动，来不断增强风量，从而可以有效强化燃烧速度，这样能够保证垃圾有效燃尽。当燃烧区间进行前移的过程中，会出现缺料的现象，这时候要减少一次风量，将燃烧速度降低，逐渐增加料层的厚度，这样可以避免出现燃烧脱节的问题。

垃圾料层厚度决定一次风量的大小，结合公司长年运行的经验，在夏季温度变高的时候，垃圾有着很强的燃烧力，且燃烧速度较快，垃圾料层厚度一般保持在400～450mm 时，要控制一次风量在35 000～40 000m3/h；当冬季温度变低时，保持垃圾料层厚度不变时，一般控制在40 000～55 000m3/h。

3.2.2 焚烧炉的机械负荷

所谓焚烧炉的机械负荷，衡量的是垃圾焚烧炉设计的重要指标，与其结构、炉子形状有密切关系，因此，不能用炉排面积来衡量垃圾焚烧炉的处理能力。

实践表明，为了更好地完成垃圾额定的焚烧量，需要根据炉内的燃烧情况、垃圾质量以及负荷变化进行不断调整和优化，除了要保证足够的垃圾料层厚度，还要保证蒸汽参数达到额定值。当垃圾焚烧正常时，炉排上的火焰呈现出均匀的燃烧状态。因此，做好垃圾层厚度处理以及给料速度的处理，可以提高焚烧炉的运行负荷。

3.2.3 做好焚烧炉的烟气温度控制

在垃圾焚烧炉中，含有诸多腐蚀性的气体，这些腐蚀性气体都会对锅炉过热器产生一定的腐蚀作用，形成高温腐蚀。当过热器的入口烟温高于650℃时，高温腐蚀性更大。因此，要在焚烧炉运行过程中，严格控制过热器的入口温度，保证在600℃以下。此外，有二噁英会在生活垃圾焚烧时产生，但是在850℃及以上会分解掉，因此，当焚烧炉的炉膛温度低于850℃时，要保证足够的辅助燃料进行助燃，这样可以有效消除二噁英。