垃圾焚燒發(fā)電廠垃圾坑加熱解凍系統(tǒng)設(shè)計(jì)

羅成俊，錢兵，李軍

（中國天楹股份有限公司，江蘇 海安 226600）

前言

垃圾焚燒處理能起到垃圾減量化、無害化、資源化的作用，現(xiàn)已成為我國生活垃圾處理的主要方式，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也已在我國廣泛應(yīng)用。我國地域遼闊，南北溫度相差較大，北方冬季氣溫在零下，且時(shí)間較長，收集的垃圾極易結(jié)冰，在投入垃圾坑后，坑內(nèi)的溫度與室外溫度相當(dāng)，結(jié)冰的垃圾不易融化，會(huì)對入爐垃圾熱值產(chǎn)生不良影響。為了保證冬季垃圾坑內(nèi)的垃圾可持續(xù)發(fā)酵，需要進(jìn)行垃圾坑優(yōu)化設(shè)計(jì)，在原有的基礎(chǔ)上增加垃圾坑加熱解凍系統(tǒng)，使冬天垃圾坑內(nèi)的垃圾正常發(fā)酵，使垃圾的熱值滿足焚燒爐的要求，保證整個(gè)冬季垃圾焚燒發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)行。

1 項(xiàng)目概況

濱州市生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目于2014年11月建成投產(chǎn)，項(xiàng)目核心技術(shù)源自比利時(shí)WATERLEAU機(jī)械爐排爐處理工藝，采用三爐兩機(jī)的模式，總規(guī)模為日處理生活垃圾1200噸，使用了先進(jìn)的西門子汽爐機(jī)組，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的集成化、智能化，各類排放指標(biāo)均達(dá)國家及歐盟環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

2 垃圾結(jié)冰對焚燒系統(tǒng)運(yùn)行影響

項(xiàng)目地處山東北部，投產(chǎn)后運(yùn)營狀況良好，但進(jìn)入12月下旬，氣溫降到-10℃，燃燒狀況急劇惡化。根據(jù)垃圾的發(fā)酵周期，貯存容量為5～7天的垃圾量，新垃圾可以進(jìn)行有效發(fā)酵，將水分析出，而一旦垃圾結(jié)冰，垃圾中的水分無法除去，降低入爐垃圾熱值，給焚燒爐的運(yùn)營管理帶來挑戰(zhàn)[1]。在常溫下，垃圾在垃圾倉內(nèi)擱置5～7天后，外在水分滲出，內(nèi)在水分也在生化反應(yīng)后析出，滲濾液占垃圾量的10%～30%，滲濾液通過垃圾坑底部一側(cè)布置的柵格和管道排到電廠配套的污水處理站做進(jìn)一步處理，在去除滲濾液后，垃圾的熱值得到提高，滿足焚燒爐垃圾設(shè)計(jì)熱值的要求。

當(dāng)室外氣溫降低時(shí)，由于焚燒爐一次風(fēng)機(jī)持續(xù)抽出垃圾坑內(nèi)的氣體作為一次風(fēng)，室外冷空氣不斷補(bǔ)充進(jìn)來，使垃圾坑內(nèi)的溫度逐漸降低。特別是在北方地區(qū)秋冬季節(jié)，當(dāng)氣溫低于10℃時(shí)，垃圾中微生物活性降低，發(fā)酵速度隨之降低，當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，垃圾完全停止發(fā)酵。由于氣溫較低，造成垃圾發(fā)酵速度慢甚至停止發(fā)酵，垃圾中的水分無法以滲濾液的形式脫出，使得入爐垃圾含水高、燃燒燃盡困難，不能有效利用垃圾中的熱值，導(dǎo)致焚燒爐燃燒不穩(wěn)定，發(fā)電效率降低。且爐渣中的殘余垃圾較多，不利于垃圾的減量化、無害化。

而冰凍垃圾，垃圾水分被固化在垃圾內(nèi)外，其融化需熱量和時(shí)間，焚燒電廠的卸料大廳與垃圾坑之間沒有布置保濕設(shè)施，垃圾坑在設(shè)計(jì)時(shí)沒有重視垃圾結(jié)冰對焚燒的影響，使得冰凍垃圾被直接投入焚燒爐，占垃圾量10%～30%的結(jié)冰滲濾液融化時(shí)需要吸收能量，結(jié)冰融化后在爐中的氣化過程中又會(huì)吸收熱量，在爐排機(jī)械負(fù)荷相同的情況下，增加了爐排運(yùn)營負(fù)擔(dān)，使垃圾不能充分燃燒，同時(shí)還會(huì)加重?zé)煔鈨艋到y(tǒng)的工作負(fù)荷。

3 解決垃圾冰凍問題的措施

解決垃圾坑中結(jié)冰問題，必須考慮提高垃圾坑內(nèi)溫度，在目前設(shè)施的基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷探索改造，提出下列方案。

3.1 啟用輔助燃燒器

當(dāng)焚燒爐內(nèi)垃圾熱值過低時(shí)，開啟爐膛兩側(cè)布置的輔助燃燒器，輔助燃燒使用柴油，采用此工藝可提高爐膛溫度，輔助燃燒器設(shè)計(jì)的目的是在垃圾焚燒爐內(nèi)垃圾的熱值較低而無法達(dá)到850℃以上的燃燒溫度時(shí)，根據(jù)焚燒爐內(nèi)測溫裝置的反饋，輔助燃燒器投入運(yùn)行，噴入輔料以確保焚燒溫度達(dá)到850℃以上并停留至少2s。如果長期開啟輔助燃燒器，會(huì)耗費(fèi)大量柴油，無法做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，所以此辦法只能在應(yīng)急時(shí)采用。

3.2 布置垃圾坑加熱系統(tǒng)

為了提高垃圾坑內(nèi)的溫度，可采用蒸氣加熱的方式，具體布置如下圖。

垃圾坑蒸氣加熱布置圖

在一次風(fēng)I段預(yù)熱器和二級預(yù)熱器之間開設(shè)旁路，將熱風(fēng)引出，與爐墻冷卻風(fēng)在出口匯合，再通過垃圾坑頂部風(fēng)管，由引風(fēng)機(jī)噴入垃圾坑，此種方法對垃圾焚燒發(fā)電設(shè)備影響較小，充分利用了一次風(fēng)I段預(yù)熱器，避免從一抽抽汽后再進(jìn)行換熱，同時(shí)也充分利用了爐墻冷卻風(fēng)的熱源，而在引入一次風(fēng)I段旁路的熱風(fēng)時(shí)，設(shè)置控制閥門，在爐墻冷卻風(fēng)出口處同樣設(shè)置控制閥門，以便在氣溫升高的季節(jié)，關(guān)閉管道，而保留原來的一次風(fēng)流程通道。

4 結(jié)語

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)改造，該項(xiàng)目取得良好的運(yùn)行效果，入爐垃圾的熱值完全可滿足焚燒爐的設(shè)計(jì)要求，與輔助燃燒器比較，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也為今后其他類似項(xiàng)目提供了運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。