爐排爐燃燒控制措施及策略

王本強(qiáng)

（青島尼歐迪克除塵設(shè)備有限公司，山東 青島 266032）

面對(duì)日益嚴(yán)峻的垃圾處理難題，現(xiàn)行的垃圾處理技術(shù)基本上分為焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、廢品回收等。在垃圾處理的常規(guī)技術(shù)中，焚燒處理由于具有減量明顯、無(wú)害化徹底、占地量小、余熱能得到利用、減少二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今世界各國(guó)普遍采用的生活垃圾處理技術(shù)。大型垃圾焚燒處理系統(tǒng)，配備熱能回收與利用裝置，既解決了垃圾處理難題，又回收垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量用來(lái)發(fā)電或供熱，一舉兩得，已成為焚燒處理的主流。垃圾焚燒技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，爐排型焚燒爐，以其技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、適應(yīng)性廣、絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進(jìn)爐燃燒等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)目前全世界垃圾焚燒市場(chǎng)總量80%以上。但是，生活垃圾受垃圾分類及居民生活水平等因素的影響，成分復(fù)雜，熱值差異較大。因此，需根據(jù)其焚燒工藝特性和爐排爐設(shè)備的機(jī)構(gòu)性能，總結(jié)出可靠、完善的措施及策略，保證爐排爐高效地運(yùn)行。

1 爐排爐焚燒工藝流程

垃圾經(jīng)抓斗從垃圾倉(cāng)投入進(jìn)料斗，由給料裝置推送適量的垃圾進(jìn)爐，爐排爐采用適當(dāng)?shù)乃俣确贌⑼扑屠?。由垃圾倉(cāng)上方設(shè)置的抽氣系統(tǒng)，抽送的空氣，經(jīng)蒸汽加熱，作為焚燒爐燃燒用的一次空氣，進(jìn)入各爐排單元下面分別設(shè)置的風(fēng)箱，然后，依據(jù)燃燒狀態(tài)按適當(dāng)?shù)姆峙浔嚷史植?。垃圾在?jīng)過爐排爐各段時(shí)，完成干燥脫水、高溫燃燒、燃燼的過程；做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的爐排片翻轉(zhuǎn)、攪拌垃圾，促進(jìn)垃圾充分燃燒。利用爐排的高氣密性及適宜的氣孔率，可提高燃燒空氣的通風(fēng)阻力。垃圾能在爐內(nèi)有效地燃燒，在燃燼段形成低熱灼減的灰渣，并被排出到灰渣處理設(shè)備。根據(jù)《GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求，焚燒爐渣熱灼減率≤5%。設(shè)計(jì)合理的爐排焚燒爐系統(tǒng)，其爐渣熱灼減率可達(dá)3%以下。煙氣在850℃左右的爐膛內(nèi)停留時(shí)間達(dá)到2s以上，二噁英等有毒物質(zhì)就可以完全分解。

2 爐排爐燃燒控制

最理想的燃燒狀態(tài)如下圖所示：干燥段中間部位料層厚度控制在干燥段至給料機(jī)天頂之間料層厚度的一半及以下，干燥段落差部位的高度控制在400～500mm。干燥段和燃燒I段之間的段差部位不要用垃圾連接起來(lái)，盡量空出一段高度來(lái)。保持燃燒I段有一定的垃圾層厚，過火面積擴(kuò)展到整個(gè)燃燒I段，并在燃燒I段結(jié)尾部分燃盡。

圖1

（1）垃圾燃燒區(qū)域較窄，位置靠前，且僅在燃燒I段前部，靠近段差的部位上燃燒。若燃燒I段料層較薄，干燥段垃圾在爐排推動(dòng)作用下，從段差處跌落，有可能壓滅火焰，使燃燒不能繼續(xù)維持。因此，需要增加燃燒I段的料層厚度，使燃盡點(diǎn)退后，增加過火面積。操作手段：增加給料機(jī)和干燥段推送速度，加快給料量，同時(shí)在火焰恢復(fù)之前減少一次空氣量，待火焰恢復(fù)后再增加回來(lái)。注意：在增加速度的初始階段，火焰面積未有效擴(kuò)大之前火焰會(huì)減弱甚至滅火，溫度會(huì)下降，新垃圾跌落到著火燃燒大約需要10～15分鐘，此時(shí)，可能需要燃燒器助燃。

若燃燒I段料層較厚，則說(shuō)明垃圾在燃燒I段停留時(shí)間過長(zhǎng)，使燃燒速度過慢，導(dǎo)致燃燒區(qū)域較窄。此時(shí)，需要減薄燃燒I段的厚度?？蛇m當(dāng)增加燃燒I段的一次空氣量，或加快燃燒I段爐排的推送速度，將燃燒區(qū)域攤開。

（2）垃圾燃燒區(qū)域位于燃燒II段中間部位。若垃圾層較薄燃燒能夠繼續(xù)維持，可不必調(diào)整。若垃圾層較厚，可能是垃圾品質(zhì)問題，如水分較多引起的不容易燃燒。若估測(cè)其脫火點(diǎn)有向后移動(dòng)的趨勢(shì)，則需要及時(shí)采取措施，避免狀況惡化?？蛇m當(dāng)加快燃燒II段爐排的推送速度，攤薄上面的垃圾，或增加燃燒II段一次風(fēng)量，或促進(jìn)在燃燒II段的燃燒。

（3）垃圾燃燒區(qū)域位于燃燒II段尾部。若垃圾在燃燒II段堆積較薄，可以適當(dāng)增加燃燒II段風(fēng)量，促進(jìn)燃燒II段上垃圾的燃燒。若垃圾堆積較厚，則首先增加一次空氣量，以及燃燒II段空氣量，然后，暫停止給料機(jī)，干燥段和燃燒I段的推送，維持燃燒II段和燃燼段則繼續(xù)運(yùn)行，以使燃I和燃II之間出現(xiàn)間隙，使空氣從中流出，促使垃圾從前后兩端同時(shí)燃燒。此時(shí)，排出的爐渣可能含有未達(dá)熱灼減率的夾生垃圾，需重新入爐焚燒。經(jīng)過一段時(shí)間后，觀察爐內(nèi)垃圾厚度有效減薄，根據(jù)燃I段剩余垃圾量情況，依次適時(shí)開啟燃I段、干燥段和給料機(jī)。

（4）爐內(nèi)出現(xiàn)局部堆積的情況。如果從觀察窗觀察到爐內(nèi)有局部堆積的情況，且位置在于爐排爐列與列之間的膨脹吸收裝置上時(shí)：如果堆積發(fā)生在燃I段并且垃圾正在燃燒，則不用操作，繼續(xù)維持燃燒即可。堆積會(huì)隨著垃圾的燃燒逐漸破碎并燃燼。如果堆積發(fā)生在燃II段，而燃II段其他部分狀態(tài)正?；径家呀?jīng)燃燼，則可以單獨(dú)降低燃II的速度，增加燃II空氣量促進(jìn)其燃燒。如果燃II部分整體都有垃圾在燃燒，則需要暫時(shí)停止燃I前面的部分，待燃II焚燒完畢后再重新啟動(dòng)。爐內(nèi)堆積的原因是垃圾太濕容易結(jié)團(tuán)或者投料不均勻?qū)е拢瑧?yīng)該從源頭上杜絕。即將垃圾充分?jǐn)嚢杈鶆蛟偻读?，投料時(shí)從兩側(cè)投料而不能只投中間。

3 垃圾層厚度及各段風(fēng)量

垃圾的料層厚度關(guān)系到火床的平整和燃燒區(qū)域的均勻，如果料層偏厚，則一次風(fēng)不容易穿透，爐排上垃圾著火困難；如果料床偏薄，則料床容易大面積穿孔，料床燃燒工況惡化。爐內(nèi)垃圾料層是造成爐下與爐內(nèi)壓力差的原因，因此，其厚度可由爐下壓力及爐內(nèi)壓力推算得出。

干燥段風(fēng)量原則上全開，以起到干燥作用，除非空氣溫度極端下降。

燃燒I段風(fēng)量原則上不要全開，因全開后導(dǎo)致干燥段及其他各段風(fēng)量大幅減少，影響整體風(fēng)量平衡。如果燃I段垃圾很薄，燃燼點(diǎn)靠近段差部位燃燒不能很好地維持的情況下，需要減緩燃I段的燃燒，此時(shí)，可以適當(dāng)關(guān)小燃I擋板。

燃II段的風(fēng)量根據(jù)燃燒情況適當(dāng)調(diào)節(jié)，在燃I段全部燃燼的情況下，燃II的風(fēng)量可以維持少量進(jìn)入，以起到在爐頂混合燃燼的效果，如果燃燼點(diǎn)移動(dòng)到燃II段，則根據(jù)燃II段垃圾堆積情況適當(dāng)調(diào)整擋板開度。

燃燼段風(fēng)量原則上維持小風(fēng)量冷卻灰渣即可，如果燃燼段出現(xiàn)未燃垃圾的情況，則適當(dāng)增加風(fēng)量促進(jìn)燃燒。

需要注意的是，常見爐排片材質(zhì)為耐熱鑄鋼，雖然最高耐熱溫度為1100℃以上，但在溫度達(dá)到約500℃以上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高溫腐蝕，造成磨損加劇。對(duì)爐排片進(jìn)行溫度控制，通常也采用一次風(fēng)進(jìn)行冷卻。

4 結(jié)語(yǔ)

爐排爐的燃燒的要素為可燃物（即垃圾）、燃燒空氣。燃燒控制措施即是對(duì)可燃物及燃燒空氣進(jìn)行調(diào)整?？扇嘉镪P(guān)系到爐內(nèi)垃圾量的多少，與負(fù)荷相關(guān)，這方面調(diào)整為：給料機(jī)推送速度，爐排各段速度；燃燒空氣主要影響爐排燃燒，著火點(diǎn)及溫度，這方面調(diào)整為：一、二次風(fēng)溫度，風(fēng)量。

在正常情況下，爐排爐焚燒自動(dòng)化系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量和爐排速度適應(yīng)垃圾品質(zhì)的變化。但是，如果垃圾品質(zhì)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生顯著變化，爐排爐跟不上調(diào)整的情況下需要手動(dòng)干預(yù)爐排爐的運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)每次速度的增減控制在2%～3%的水平，防止燃燒狀況急劇變化，但是，如果燃燒狀況已經(jīng)非常惡化，調(diào)整已經(jīng)非常滯后，再通過微調(diào)已經(jīng)不能恢復(fù)，比如，燃燒II段堆積垃圾厚度很厚，燃燒I段基本不燃燒，那么需要果斷的采取措施，大幅度提高燃燒II段速度，或者停止燃燒II段之前的各段爐排，手動(dòng)操作爐排爐使燃燒逐步恢復(fù)。爐內(nèi)溫度過低需開啟燃燒器；溫度過高需進(jìn)行開冷卻風(fēng)或噴水進(jìn)行減溫。