关于垃圾焚烧发电系统优化及综合利用技术的研究

朱彬

（安徽海螺建材设计研究院有限责任公司，安徽 芜湖 241070）

引言

中国走绿色发展道路，倡导节能减排，控制污染，垃圾焚烧发电作为现阶段生活垃圾处理的主流工艺，全国各个地区都积极运用。垃圾焚烧发电的过程中，垃圾焚烧发电系统发挥重要作用，要保证系统运行质量与运行效率，就需要优化系统，并对技术综合利用[1]。常规的垃圾焚烧发电厂规模较大，功能比较多，在垃圾焚烧发电的时候所涉及到的技术也很多，对于垃圾焚烧发电系统优化以及综合利用技术进行研究是非常必要的。

一、垃圾焚烧发电工艺的流程

从生活垃圾焚烧发电系统的构成情况来看，主要包括7 个部分，其中接收以及贮存垃圾的系统的主要功能是将接收的垃圾贮存在指定的位置，然后就进入垃圾焚烧系统以燃烧垃圾，垃圾燃烧所释放的热量被回收热量系统收集，利用热量系统对热量予以利用，此时所产生的烟气由烟气处理系统进行处理，产生的灰渣由灰渣接收系统处理，对于整个的过程都由自动控制系统加以控制。这其中，最重要的是垃圾接收以及贮存系统和自动控制系统，垃圾接收以及贮存系统能够对接收的垃圾进行分类并贮存，为垃圾焚烧创造良好的条件；自动控制系统所发挥的功能是控制好性能以保证焚烧效率，而且自动控制系统还会对其他系统产生控制作用，促使其他系统之间配合。

二、垃圾接收以及贮存系统

（一）在接收垃圾的时候对垃圾分类

垃圾焚烧发电厂运营的过程中，主要使用的原料就是生活垃圾，要保证其来源稳定才能提高焚烧质量。中国的一些城市对于垃圾已经从源头上分类，但是没有获得良好的效果，出现这种现象的主要原因是生活垃圾中有多种成分，非常复杂，而且不同垃圾之间的热值差距也非常大。在中国的垃圾焚烧发电厂中，对于生活垃圾要高效处理，通常所使用的辅助燃料是煤油或者柴油，这样就会提高焚烧温度[2]。中国全面开展环保方面的工作，对生活垃圾进行分类将全面实施，所以还会提升垃圾焚烧的热值。当前来看，垃圾分类不能获得良好的效果，有关企业要确保无法燃烧的垃圾不能进入到焚烧设备中。比如，玻璃材料以及建筑垃圾都是不能燃烧的，焚烧设备中如果有这些燃料，就不能获得良好的燃烧效果，甚至影响整个系统的运行质量。

（二）对垃圾坑按照先进先出原则分格化处理

在焚烧垃圾的时候，随着空气温湿度大变化，其热值也会产生变化。比如，如果是阴雨连绵的季节，垃圾中有较高的含水量，垃圾热值不会很高，焚烧的时候增加难度。对垃圾实施分格化管理，促使垃圾热值稳定。有关企业在放置垃圾的时候，可以划分为四个区域，第一天的垃圾在第一个区域放置好，第二个区域内放置第二天的垃圾。先焚烧的是第一天的垃圾，基于先进先出的原则焚烧工作。采用这种方式可以有效排出垃圾中的滤液，垃圾还会发酵，且保证垃圾热值的稳定，促使垃圾焚烧效率大大提高。

三、垃圾前处理系统优化方法

垃圾前处理系统主要包括垃圾卸料、垃圾称重、垃圾贮坑以及操作中所使用的吊车和抓斗。具体的操作中，环卫部门用垃圾车运输生活垃圾到垃圾焚烧发电厂，在地磅房对垃圾称重，经过垃圾运输坡道进入到主厂房卸料大厅。汽车经过垃圾卸料门，卸到贮坑中，在贮坑上方安装有吊车和抓斗，将垃圾运送到焚烧炉中燃烧。

四、垃圾称重系统优化方法

垃圾称重系统主要包括两个部分，即汽车衡和数据处理系统，这部分配置与垃圾发电厂的规模有关，汽车衡规格的选取主要按照规范最低要求进行，也就是说，在选择的时候要按照垃圾车最大满载质量的1.3 倍进行，按照有关的技术规程，中国多数垃圾车的额定荷载是24 吨，将车辆自重等去除，总质量也可以达到30 吨。所以，汽车衡规格选择40 吨是比较合适的，此时还要对大型运渣车和石灰车称重，如果焚烧厂的规模比较大，可以设置2 台汽车衡，采用一大一小的配置方法，设备方面的投资可以节约5%-10%。

五、垃圾焚烧发电系统优化方法

（一）焚烧控制系统优化方法

其一，在对第一个焚烧控制系统进行优化的过程中，主要是对外部焚烧炉温度加以控制，使其超过850 摄氏度，这个时候要对通风量控制好，包括燃料进炉的时间和助燃器反应的时间都要予以控制，由此使垃圾焚烧温度得到有效控制。此时，就可以将自动控制技术充分利用起来，实施自动投运。如果燃烧炉控制的温度不足850 摄氏度，这个系统就会自动运行，往复操作。

其二，在对第二个焚烧控制系统进行优化的过程中，主要是炉膛中以及二次燃烧室内可以分解二恶英。工程角度而言，对于控制条件需要将炉膛温度设置在850 摄氏度，此时烟气停留的时间就会超过2 秒，使二恶英在高温环境中充分分解[3]。如果烟气停留时间要再延长一些，则决定于余热锅炉设计，也决定于制造单位的设计以及制造。焚烧炉不足额定焚烧量的时候运行，而且垃圾低位热值比较低，不足设计值的时候，就要按照自动燃烧控制系统所发出的指令，能够自动启动辅助燃料系统，辅助燃烧器自动向炉中喷辅助燃料，由此保证炉膛中的温度超过850 摄氏度，而且维持的时间要超过2 秒。

其三，在对第三个焚烧控制系统进行优化的过程中，主要是优化控制燃料与空气的混合状态，采用的方法是将阻燃空气的速度、时间和数量提供给焚烧炉，确保燃料与空气混合，其状态与有关标准相符合。随着供风量的增加，湍流强度就会越大，也就越能够充分混合。按照这一原理，主要是对系统的燃烧空气系统加以控制，从其构成上来看，包括蒸汽式空气预热器、一次风机和二次风机[4]。其中，先行送风的是一次风机，当进入到焚烧炉内，温度为850 摄氏度的时候，二次风机开始送风，此时烟气扰动加强，烟气的燃烧时间延长，燃烧空气系统得到优化。

（二）分散控制系统优化方法

垃圾焚烧发电厂中，热力系统的核心是分散控制系统，所以，该系统的运行状态决定于分散控制系统。分散控制系统所发挥的作用是可以对各个子系统的运行状态实时监控，而且还可以统筹优化。分散控制系统的控制范围中，主要是对操作站实施监督控制，能够有效调节所有的参数数据，包括存储的数据以及报表中的数据都可以实时采集，输出监视图[5]。当垃圾焚烧发电厂运行的过程中，对于流程按照一定的周期循环控制，避免进入过快造成不彻底焚烧，如果非常慢，就会导致效率过低。当前优化分散控制系统，就是将该系统导入到各个热力系统中，比如，在电气监控中将分散控制系统纳入其中，对中央控制室中的各个设备集中控制，将紧急按钮设置好，如果分散系统在运行的过程中产生故障，可以自动停炉、停机。通过对分散控制系统的逻辑设计进行优化，以保持系统运行的稳定性。

六、资源循环利用技术

（一）回收炉渣

生活垃圾焚烧炉在焚烧的过程中会有炉渣产生，其中含有的成分很多，诸如玻璃、熔渣、陶瓷、各种可燃物以及金属等等，在炉渣中主要包括硅元素、铝元素和钙元素，可以运出厂外，用于回收金属或者制砖，由此实现炉渣的综合利用[6]。

（二）梯级回收排污水

循环水冷却系统在运行的过程中会排出污水，其有很高的含盐量，悬浮物也比较多，并没有其他的污染物，如果电厂中的用水点对水质没有很高的要求，就可以将这些污水充分利用起来[7]。比如，用于冲洗卸车平台、对炉渣冷却处理、锅炉排污冷却水、厂区绿化用水、冲洗车辆以及浇洒道路等等。循环利用排污水，工业新水的用量就会减少，厂区外的排污水量也会减少，这样做不仅节约用水，而且具有环保价值。餐厨垃圾处理中产生的废水以及污泥处理中产生的废水都可以排放到渗滤液处理站中，经过处理之后的出水可以用于补充敞开式循环冷却水系统用水，流回到冷却塔中起到补水的作用。渗滤液浓水可以向焚烧炉中回喷并燃烧，防止对环境造成污染。

（三）垃圾焚烧发电与燃煤机组和燃气机组结合使用

采用焚烧垃圾的方法进行发电，所产生的蒸汽参数不是很高，如果在项目建设所在位置的附近安装有燃煤机组或者燃气机组，且为高温、高压以上的参数，就可以将这部分蒸汽向高参数的锅炉中引入，起到加热的作用，产生过热，蒸汽的品质就会有所提高，之后将垃圾发电机组所发的电送回，此时，这部分蒸汽可以被视为高参数热力系统中的一个重要组成部分[8]。

（四）飞灰固化之后的利用

垃圾经过焚烧之后有灰渣产生，此时也会有飞灰，飞灰当中含有各种有害物质，包括碱金属和二恶英等等，如果没有经过技术处理而直接向空气中排放，必然会对环境造成污染，所以需要对飞灰进行固化处理。在垃圾焚烧的过程中有飞灰产生，使用斗提机将飞灰输送到灰仓当中，散装水泥的输送则使用罐车，发挥气力的作用对散装水泥进行吹送，使水泥进入到料仓当中[9]。在飞灰稳定化站设置有用于制备螯合剂的槽和用于存储螯合剂的槽，在各个仓的下面设置有电子计量秤，对于飞灰与水泥的称量要按照设定的比例进行，传输到混合搅拌机当中，物料在混合搅拌机中经过搅拌之后充分混合，并按照比例均匀加入螯合剂溶液，添加一定比例的水，所添加的水泥、螯合剂和加湿水比例与飞灰质量接近，分别为水泥10%、螯合剂2%和加湿水30%，稳定化产物符合垃圾填埋场控制污染的标准，装入到运输车辆中，运输到填埋场，进行填埋处理。

结束语

通过上面的研究可以明确，中国的绿色发展战略进一步深化，垃圾处理受到高度重视，将垃圾进行焚烧发电，能够做到变废为宝，资源循环利用，让垃圾创造更大的经济价值和社会价值。当前垃圾焚烧发电厂工程项目越来越多，加强建设项目的管理是非常重要的，由于垃圾焚烧发电所采用的是垃圾焚烧发电系统。要更好地发挥其价值，就要对系统优化的同时，还要综合利用技术，使垃圾处理水平大大提高，保证发电质量。