爐排式垃圾焚燒爐固體不完全燃燒損失分析

運嘉寧

天津濱海新區(qū)環(huán)漢固廢綜合處理有限公司，天津，300480

⒈引言

在垃圾的環(huán)保焚燒中，爐排式垃圾焚燒爐以其適應(yīng)性強，經(jīng)濟性好，環(huán)保性能高的優(yōu)點逐漸成為了垃圾環(huán)保焚燒處理中的主要爐型。然而，由于爐排爐特有屬性、垃圾成分的復(fù)雜性、運行方式的不合理性，導(dǎo)致燃燒后的爐渣中生料含量經(jīng)常會很高，同時爐渣量和飛灰中的含碳量也隨之上升，大大降低了垃圾焚燒工藝的整體效率。而且，這一情況對鍋爐效率的具體影響數(shù)值一直是困擾廣大工程人員的問題之一。筆者將以SLC—400/4.0混合式爐排爐就其固體不完全燃燒損失進行分析計算，并結(jié)合運行管理經(jīng)驗在運行方式上提出一些解決方案。

2.正文

固體不完全燃燒熱損失是由于進入爐膛的燃料中，有一部分沒有參與燃燒或未燃盡而被排出爐外引起的熱損失[2]。通常來說，垃圾特性、燃燒方式、爐膛結(jié)構(gòu)、爐排形式和運行工況都會影響固體不完全燃燒損失。對于垃圾焚燒爐而言，筆者認為應(yīng)該以同種垃圾不同燃燒調(diào)整和不同種垃圾相同燃燒工況進行綜合計算分析。

2.1 固體不完全燃燒損失數(shù)值計算

2002年清華大學(xué)王偉等人通過查詢相關(guān)圖表及經(jīng)驗估算，認為固體不完全燃燒熱損失為10.7%[3]。然而此數(shù)據(jù)隨著垃圾焚燒設(shè)備的日益完善、運行調(diào)整的越發(fā)科學(xué)，已經(jīng)有了很大的變化。

2.1.1 同種垃圾的固體不完全燃燒損失的數(shù)值計算

根據(jù)某垃圾焚燒發(fā)電廠3年的生產(chǎn)日報及中核設(shè)計院部分設(shè)計資料進行綜合分析，選取了最典型的運行工況進行分析。所需的主要數(shù)據(jù)如表2-1：

表2-1

對入爐垃圾進行取樣進行熱值分析，其燃料元素分析結(jié)果如表2-2：

表2-2[4]

對固體不完全燃燒損失進行計算的主要公式：

爐渣中灰量占垃圾總灰量份額：

漏料中灰量占垃圾總灰量份額：

飛灰中灰量占燃料總灰量份額：

固體不完全燃燒熱損失：

五組數(shù)據(jù)計算結(jié)果如表3：

表2-3

2.1.2 不同種垃圾的固體不完全燃燒損失的數(shù)值計算

由于入爐垃圾的成分和熱值絕對不會像燃煤鍋爐所燒的煤一樣穩(wěn)定。因此，筆者以相同的蒸發(fā)量、燃燒工況對同一臺鍋爐進行數(shù)據(jù)選取，詳見表2-4。垃圾A為秋季發(fā)酵時間較長的入爐垃圾，垃圾B為夏季發(fā)酵時間較長入爐垃圾，垃圾C為冬季發(fā)酵時間較短的入爐垃圾。

表2-4

三種垃圾的熱值分析，其元素分析如表2-5：

?

對此3組數(shù)據(jù)進行固體不完全燃燒損失進行計算的主要公式：

爐渣中灰量占垃圾總灰量份額：

漏料中灰量占垃圾總灰量份額：

飛灰中灰量占燃料總灰量份額：

固體不完全燃燒熱損失：

三種垃圾計算結(jié)果如表2-6：

?

2.2 綜合分析數(shù)據(jù)

對于同種垃圾的不同燃燒工況而言，總結(jié)的現(xiàn)象主要包括以下三方面：

①爐渣量、飛灰量、爐渣和飛灰中的含碳量之間的關(guān)系在線性上一致，而且均為影響固體不完全燃燒損失的重要因素。

②垃圾燃燒后的爐渣量大，爐渣中的含碳量也就會高，同時飛灰量和飛灰中的含碳量也處于比較高的水平。顯而易見，此時的鍋爐處于一個比較差的運行工況。

③爐渣、飛灰、含碳量對固體不完全燃燒損失的影響并非按照固有比例加以影響，而是隨著爐渣、飛灰、含碳量的增加，對固體不完全燃燒損失的影響越來越大。

對于不同垃圾的同種燃燒工況而言，總結(jié)的現(xiàn)象主要是：

在三組垃圾中，為達到同種工況，也要求爐渣中的含碳量相同（不出生料），熱值越低的垃圾，每小時的入爐垃圾量越高，相應(yīng)產(chǎn)生的爐渣量、飛灰量就越高，相應(yīng)的固體不完全燃燒損失就比較高。所以越是熱值高、發(fā)酵充足的垃圾，越容易控制把固體不完全燃燒損失降到比較低的水平。

值得一提的是，爐渣中的含碳量過高，即爐渣中未燃燒完全的垃圾過多，還有另外兩層危害。

①未完全燃燒的垃圾過多會造成爐渣在燃燼爐排和落渣豎井處于250—400℃時段持續(xù)過長，而二噁英類化合物的生成溫度為180～400℃[5]，所以會大量的增加二噁英類化合物的生成量。垃圾焚燒企業(yè)為了杜絕二次污染的發(fā)生，只能進一步增加環(huán)保處理成本。

②爐渣中未完全燃燒的垃圾過多還造成了爐渣運送、處理的成本大大增加，降低垃圾焚燒單位的整體效益。

2.3 解決方案

針對上述現(xiàn)象，筆者從運行管理方面提出以下方案：

爐渣中的未完全燃燒的垃圾過多處理方案：

第一：運行人員需勤于到現(xiàn)場看火，加強調(diào)整，盡可能的避免燃燼爐排上帶有明火的垃圾進入落渣豎井。

第二：對于熱值較低、水分高的垃圾要盡可能的提高一次風(fēng)和二次風(fēng)的溫度。

第三：對于爐排燃燼段的配風(fēng)進行優(yōu)化，保證垃圾能夠燃燒完全。

第四：垃圾吊車崗位加強對垃圾的翻松，避免大的塊狀、團狀垃圾進入爐膛。

垃圾發(fā)酵不足、熱值過低處理方案：

第一：優(yōu)化垃圾池的使用方式，提高垃圾的有效堆積密度，以加強發(fā)酵。

第二：垃圾池做好封閉措施，有條件的可安裝暖汽以提高垃圾池內(nèi)的溫度，加強垃圾的發(fā)酵。

第四：加強垃圾吊車崗位的管理，及時清出滲瀝液排水溝。

第五：進一步優(yōu)化自動燃燒控制A C C系統(tǒng)，根據(jù)時刻變化的投入爐內(nèi)垃圾的性質(zhì)，在確保額定的焚燒量的情況下，以余熱鍋爐的出口蒸發(fā)量為目標(biāo)，通過控制、調(diào)節(jié)爐排速度和燃燒用風(fēng)量，最終達到最佳燃燒工況，將燃燒室溫度和熱灼減率控制在要求范圍內(nèi)。

第六：加強生物質(zhì)和垃圾的合理配比。冬季垃圾雖然熱值低、發(fā)酵困難，但正是棉桿的收獲期，目前棉桿大約是150—260元/噸，以噸垃圾上網(wǎng)電量為240來算，從經(jīng)濟性而言完全在可承受范圍內(nèi)。因此可以考慮將棉桿作為提高熱值、優(yōu)化焚燒工況的理想生物質(zhì)[6]。

通過上述措施降低固體不完全燃燒損失，不僅僅是提高了鍋爐效率，還大大降低了噸垃圾處理成本，提高了噸垃圾上網(wǎng)電量，增加了企業(yè)的環(huán)保性，可謂一箭三雕。當(dāng)然，從發(fā)電的角度而言，垃圾焚燒發(fā)電廠和火力發(fā)電廠確實有很大的相似之處，但二者有著本質(zhì)的區(qū)別?；鹆Πl(fā)電廠的目的是通過發(fā)電生產(chǎn)高品位能源以滿足生產(chǎn)生活的基本需求，其基本指標(biāo)是發(fā)電量。垃圾焚燒發(fā)電廠則是以處理垃圾為根本目的，并利用余熱發(fā)電，基本指標(biāo)是垃圾處理量[7]。因此，將垃圾環(huán)保處理是垃圾焚燒企業(yè)的生命線。

3.結(jié)語

隨著我國垃圾環(huán)保焚燒行業(yè)的進一步發(fā)展，如果每一家垃圾電廠都能降低0.5%甚至是0.05%的固體不完全燃燒損失，都將是非常巨大的數(shù)字，必然對我國的環(huán)保事業(yè)做出更大的貢獻。與此同時，逐漸提高的公民素質(zhì)以及分類垃圾的推廣，必然進一步促進垃圾環(huán)保焚燒行業(yè)的健康發(fā)展。

[1] 龔培峰.垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)探討 [J].綠色科技,2012（5）.

[2] 吳味隆.鍋爐及鍋爐房設(shè)備 [M].中國建筑工業(yè)出版社,2006年5月第四版.

[3] 王偉，周健，蔣建國.城市垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)熱平衡分析與優(yōu)化方案[J].《城市環(huán)境與城市生態(tài)》,2002（6）.

[4] 保利協(xié)鑫徐州再生能源發(fā)電有限公司.鍋爐設(shè)備運行標(biāo)準(zhǔn)[M].2011年2月修編.

[5] 李建政.環(huán)境毒理學(xué) [M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010年6月第二版.

[6] 郭謙.機械爐排垃圾焚燒爐ACC自動燃燒控制技術(shù)的探討[J].《天津科技》,2008（5）