严寒（寒冷）地区垃圾焚烧厂冬季稳定运行设计技术措施

2022-11-24马津麟

科技与创新 2022年21期

马津麟

（中城院（北京）环境科技有限公司，北京 100120）

针对严寒（寒冷）地区垃圾焚烧厂的运行，各单位都给出了很多方面的技术措施，例如焚烧炉的设计方面[2]、垃圾池化冰方面[3]、垃圾池加热方面[4]、主厂房暖通设计及优化方面[5]、焚烧厂冬季运行方面[6-8]，而设计方面才是技术控制措施的源头，做好源头控制可以更好节省投资，减少后期技术改造的困扰。

1 研究概况

垃圾焚烧厂在不同阶段针对垃圾焚烧厂冬季稳定运行的设计技术应有不同内容深度的措施。如在可研报告中在冬季运行期间应单独核算发电量，年发电量及上网电量应按采暖季和非采暖季单独核算并累积求和。初设较可研阶段，针对寒冷（严寒）地区设计应以文字和图纸形式表达更具体、更准确的技术措施。例如，所需加热蒸汽汽源参数，抽汽量，垃圾池、卸料平台、栈桥等部位加热系统图，所需伴热管道、场所等。施工图阶段，针对寒冷（严寒）地区设计应严格执行初设设计确定的方案，如发现有更好技术措施及遗漏保温伴热等内容，应及时补充、完善设计。

2 设计技术措施

2.1 工艺设计

首先，在源头控制入厂垃圾质量，采用保温、密闭的临时垃圾收集容器，减少冬季雨雪混入。杜绝垃圾露天堆放现象。充分利用垃圾转运站等收运系统。在垃圾入厂之前解决诸如建筑垃圾、大块的冰雪等问题。采用封闭式垃圾运输车运送垃圾至电厂。其次，加强垃圾池管理，国家现行GB 55012—2021《生活垃圾处理处置工程项目规范》对垃圾储坑的垃圾储存容积要求不小于5 d 存储量，针对北方严寒或寒冷地区，建议增加垃圾池容积到10～15 d 存储量，确保冬季垃圾发酵时间[1]。对垃圾池的深度进行加深处理，如常规项目垃圾池池低标高为-6 m，推荐项目设计的垃圾池池低标高为-10 m。堆存的垃圾往往达到10 m 以上，一次堆高后应在2～3 d 内对垃圾进行倒垛，排出更多自由水分[1]。尽量减少卸料门数量，尤其要减少垃圾池2 个端头的卸料门数量，尽量布置在垃圾池的中部，不靠近两端，充分利用垃圾池两边的空间存放垃圾。垃圾池可采用两堆和高堆做法，即整个垃圾池分为两大堆进行堆放，中间有一段间隙，保证渗沥液正常流通，以防堵塞。垃圾高度采取高堆形式，25 m 高垃圾池，垃圾堆至20～25 m。保证垃圾池内新入厂垃圾远低于总垃圾储量，并且垃圾入厂后进行分散。混入已储存垃圾堆内，并加大堆场体积，保证堆场内垃圾正常发酵。采用热水喷洒，对出现结冰情况的垃圾进行解冻处理。这也是一项较为直接的防止垃圾结冰措施。再次，垃圾池加热设计，罗成俊等[3]及王子铭等[4]均给出了合理有效的垃圾池加热方式，本文也给出几种推荐的垃圾池加热方式，实践证明，这些方法具有一定的效果。建议选择蒸汽疏水和渗滤液收集管合并方式、蒸汽疏水进入渗滤液道沟间加热方式和给垃圾池通热风方式。采用疏水和渗滤液收集管合并方式，具体操作方法：此汽水混合物压力较高，达到0.8 MPa 左右，通过阀门减压后压力在0.4～0.5 MPa，进入垃圾堆体后即闪蒸为部分热水和蒸汽。采用疏水进入渗滤液池再进入垃圾池方式，工艺流程：连排疏水→渗沥液池→渗沥液泵→卸料门→卸料门下部渗沥液排水孔（每个卸料门下面6 个）。最后，还可通过提高垃圾池内空气温度的方法。如在垃圾池两侧可分别设置有2 个暖风机向垃圾池吹入热风，如在空预器高压段加热蒸汽采用主蒸汽加热，或在余热锅炉尾部增加一级烟气-空气预热器，提高一次风温至240 ℃左右，通过提高一次风温的设计有利于垃圾充分燃烧。

其他工艺措施：在入冬前进行计划检修，确保冬季运行安全；焚烧炉点火助燃器选型一般在60%～70%，北方地区按高选用；垃圾吊车控制室放置位置由料斗对面改为在垃圾仓端跨，取消了通往控制室的连廊；渣仓应设门进行封闭，防止渣冻结难以运出。空压站中间储气罐移到室内，单独设置房间，如果无空间，罐底和疏水阀增加电伴热。氨水罐区移到主厂房内（房间一面敞开，不设置墙），保温，伴热。飞灰暂存间和危废暂存间需提供供暖设施；尿素管道须伴热；引风机室外布置时，应考虑冷却水供排水防冻措施，如增加电伴热。室内至室外的管道应充分考虑防冻，管道应在室内入地至冻土层以下后再穿出，大部分布置在室内，局部裸露在室外的冷介质管道应增加保温措施，架空管道考虑伴热、保温、排空、疏水措施。燃料供应系统选用埋地式油罐，冬季建议采用低标号（如35#柴油），或者对油罐进行保温，燃油管道考虑蒸汽伴热或电伴热。

2.2 建筑设计

综合主厂房主控楼按国家现行节能设计标准或当地节能设计标准的要求做部分的保温节能设计。卸料大厅外墙采用砌体墙+外保温，卸料大厅屋面采用轻型板+外保温，卸料大厅外窗采用断桥铝中空玻璃窗等方式。垃圾仓外墙采用砌体墙（或钢筋砼外墙）+外保温，垃圾仓屋面采用轻型板+外保温。综合主厂房其他部分设采暖或空调的生产辅助用房在严寒地区需做外保温设计。设采暖或空调的生产辅助用房在寒冷地区按项目实际情况考虑是否做外保温设计。

附属单体按国家现行节能设计标准或当地节能设计标准的要求做建筑物的保温节能设计。上料坡道外维护结构设计上采用全密封结构，除加强整体保温性能外，还能防止垃圾车的臭味外溢；坡道出入口处、坡道与卸料大厅相接的口部设置快关门（或卷帘门）以及热风幕；严寒、寒冷地区若栈桥内设置采暖，桥面底部按构造设置保温层，厚度参考GB 51245—2017《工业建筑节能设计标准》中的传热系数限值计算确定。

2.3 结构设计

基础设计需要注意冻土，要考虑标准冻深，桩基础也需要考虑抗冻。办公区、宿舍楼等区域注意考虑采暖，楼板需要降板。与室外土壤及地下水接触位置，要考虑抗冻混凝土的选用。室外地下水池，需考虑保温等措施。注明冬季施工及大体积混凝土施工注意事项。计算时适当考虑温度应力。由于冬季垃圾发酵时间长，容重等加大，垃圾池侧壁荷载需注意；需明确提出垃圾贮存天数和垃圾堆载曲线。

2.4 给排水设计

室外管道尽量埋地敷设，埋深按GB 50015—2019《建筑给水排水设计标准》执行，给水管应在冻土线以下0.15 m；采用地下式室外消火栓；给排水设备布置在室内，对净水站、生活水箱间、消防水箱间室内应考虑采暖，保证室温不低于5 ℃，有人值班的房间不低于16 ℃；水池地上部分设覆土或设置保温层，覆土厚度为冻土层深度；渗沥液处理站调节池、厌氧池地面以上部分需设置保温；循环水回水管设置直接接至冷却塔集水池的旁路；冷却塔补水采用电动阀，并布置在阀门井内；机械通风冷却塔要配置化冰管；化冰管、循环水回水管底部设置泄水阀；设有室内消防管道、给水管的房间，建议设置采暖，确保室内温度不低于5 ℃；如不能设置采暖，需采用干式。室外架空管道设置伴热，坡度0.2%，在低点设置泄水阀；伴热形式可采用电伴热、蒸汽伴热，根据技术经济条件判定。电伴热做法参考图集16S401《管道和设备保温、防结露及电伴热》。蒸汽伴热做法参考规范HG/T 20514—2014《仪表及管线伴热和绝热保温设计规范》。寒冷地区，雨水斗和天沟宜采用融冰措施，雨水立管宜布置在室内。依据GB 50015—2019《建筑给水排水设计规范》第5.2.33 条。融冰措施应在设计图中体现。

2.5 暖通设计

在垃圾仓内长度方向布置加热射流风机热风吹向垃圾坑内垃圾，可保证实际运行中的对已结冻垃圾的化冰效果。在引桥内设置光管式散热器及暖风机，形成一段预热长廊，对新进的垃圾车及垃圾起到初步解冻的作用。尽量减少对外通风的孔洞，冬季对于不产热或不产生污染的房间不通风或减少通风量。对外开的孔洞需考虑冬季保温方式，对外风管或风机出口上应设置密闭阀门或自垂百叶。对于穿过不供暖房间或供暖温度低于14 ℃的房间的供暖管道均需采取相应的保温措施。在各个经常进出大门上方设置热空气幕，隔断开门期间的冷风渗透。垃圾池化冰可考虑采用热（光）辐射化冰的方式，化冰效率高、热损失少，缺点是初投资高。在垃圾卸料口位置设置热水喷淋设施，对倾倒进垃圾池的垃圾进行即时化冰操作。有采暖需求的自控、电气房间应设置电辅热空调。工艺性房间根据工艺要求的室内设计温度设置散热器或热风采暖，无室内温度要求的工艺性房间设置5 ℃以上的值班采暖。垃圾仓的室内设计温度根据化冰方案确定，采用热风化冰方案的垃圾仓室内设计温度按照35～40 ℃设计；采用热水或辐射化冰方案的垃圾仓室内设计温度按照5～15 ℃设计。卸料大厅的室内设计温度结合垃圾仓和封闭栈桥的温度确定，原则上不低于5 ℃。上料坡道入口设置热风幕对负压引入的冷空气进行初步加热。蓄电池室设置散热器采暖，房间内管道和散热器全部采用焊接连接，系统不设置可活动接口。焚烧间及烟气净化车间上部空间一般会集聚大量的热空气，可利用射流风机或管道风机将热空气引至0.00 m 层围护结构内侧，对渗透的冷风进行初步加热。渗沥液沟道间的补风入口处设置空气加热段，将室外的冷空气加热后送至渗沥液沟道间，避免沟道间内的渗沥液结冰。所有进入垃圾仓的厂区臭气管道或其他送风管道如垃圾仓前应考虑必要的除雾措施，避免因温差造成雾气过大，影响工作人员视线。

2.6 电气仪表设计

室外电缆沟做好防水，并增加潜污泵，定期排水，以防结冰；冬季室外不可移动电缆，以防损坏；减少直埋电缆，电缆埋在冻土层下不好实现；蓄电池室温保持在5～35 ℃，继电器室、直流室室温保持在10～35 ℃，配电室室温保持在5～40 ℃等由室内采暖实现；主变事故油池不应采用油水分离型，应有防水措施，不应有积水，以防结冰后影响事故油池容量；冬季机组正常运行时，通过调整冷却器投入组数保证变压器油温在15 ℃以上，根据环境温度情况确定是否投入冷却风扇；主变室内控制箱，采取加热措施，以防温度过低，影响正常使用。

对焚烧间、综合水泵房等露天、有冰冻风险区域，有关的仪表设备和测量汽、水介质的仪表测量管路及低流速分析取样管均应采取伴热保温等防冻措施。室外仪表管路或测量介质在最低温度易冻结或凝固时，管路应有可靠的伴热保温措施，仪表应安装在保温箱内；室外敷设的电缆选型须注意耐寒温度限制。环境温度低于-15 ℃，选用耐寒电缆。室外安装的仪表，选型需注意没有保温箱的情况下仪表的工作温度是否满足极端温度。优先选用自控温电伴热方案对仪表测量管路保温防冻。