關(guān)于垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化及綜合利用技術(shù)的研究

朱彬

（安徽海螺建材設計研究院有限責任公司，安徽 蕪湖 241070）

引言

中國走綠色發(fā)展道路，倡導節(jié)能減排，控制污染，垃圾焚燒發(fā)電作為現(xiàn)階段生活垃圾處理的主流工藝，全國各個地區(qū)都積極運用。垃圾焚燒發(fā)電的過程中，垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，要保證系統(tǒng)運行質(zhì)量與運行效率，就需要優(yōu)化系統(tǒng)，并對技術(shù)綜合利用[1]。常規(guī)的垃圾焚燒發(fā)電廠規(guī)模較大，功能比較多，在垃圾焚燒發(fā)電的時候所涉及到的技術(shù)也很多，對于垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化以及綜合利用技術(shù)進行研究是非常必要的。

一、垃圾焚燒發(fā)電工藝的流程

從生活垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成情況來看，主要包括7 個部分，其中接收以及貯存垃圾的系統(tǒng)的主要功能是將接收的垃圾貯存在指定的位置，然后就進入垃圾焚燒系統(tǒng)以燃燒垃圾，垃圾燃燒所釋放的熱量被回收熱量系統(tǒng)收集，利用熱量系統(tǒng)對熱量予以利用，此時所產(chǎn)生的煙氣由煙氣處理系統(tǒng)進行處理，產(chǎn)生的灰渣由灰渣接收系統(tǒng)處理，對于整個的過程都由自動控制系統(tǒng)加以控制。這其中，最重要的是垃圾接收以及貯存系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，垃圾接收以及貯存系統(tǒng)能夠?qū)邮盏睦M行分類并貯存，為垃圾焚燒創(chuàng)造良好的條件；自動控制系統(tǒng)所發(fā)揮的功能是控制好性能以保證焚燒效率，而且自動控制系統(tǒng)還會對其他系統(tǒng)產(chǎn)生控制作用，促使其他系統(tǒng)之間配合。

二、垃圾接收以及貯存系統(tǒng)

（一）在接收垃圾的時候?qū)诸?/h3>

垃圾焚燒發(fā)電廠運營的過程中，主要使用的原料就是生活垃圾，要保證其來源穩(wěn)定才能提高焚燒質(zhì)量。中國的一些城市對于垃圾已經(jīng)從源頭上分類，但是沒有獲得良好的效果，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是生活垃圾中有多種成分，非常復雜，而且不同垃圾之間的熱值差距也非常大。在中國的垃圾焚燒發(fā)電廠中，對于生活垃圾要高效處理，通常所使用的輔助燃料是煤油或者柴油，這樣就會提高焚燒溫度[2]。中國全面開展環(huán)保方面的工作，對生活垃圾進行分類將全面實施，所以還會提升垃圾焚燒的熱值。當前來看，垃圾分類不能獲得良好的效果，有關(guān)企業(yè)要確保無法燃燒的垃圾不能進入到焚燒設備中。比如，玻璃材料以及建筑垃圾都是不能燃燒的，焚燒設備中如果有這些燃料，就不能獲得良好的燃燒效果，甚至影響整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

（二）對垃圾坑按照先進先出原則分格化處理

在焚燒垃圾的時候，隨著空氣溫濕度大變化，其熱值也會產(chǎn)生變化。比如，如果是陰雨連綿的季節(jié)，垃圾中有較高的含水量，垃圾熱值不會很高，焚燒的時候增加難度。對垃圾實施分格化管理，促使垃圾熱值穩(wěn)定。有關(guān)企業(yè)在放置垃圾的時候，可以劃分為四個區(qū)域，第一天的垃圾在第一個區(qū)域放置好，第二個區(qū)域內(nèi)放置第二天的垃圾。先焚燒的是第一天的垃圾，基于先進先出的原則焚燒工作。采用這種方式可以有效排出垃圾中的濾液，垃圾還會發(fā)酵，且保證垃圾熱值的穩(wěn)定，促使垃圾焚燒效率大大提高。

三、垃圾前處理系統(tǒng)優(yōu)化方法

垃圾前處理系統(tǒng)主要包括垃圾卸料、垃圾稱重、垃圾貯坑以及操作中所使用的吊車和抓斗。具體的操作中，環(huán)衛(wèi)部門用垃圾車運輸生活垃圾到垃圾焚燒發(fā)電廠，在地磅房對垃圾稱重，經(jīng)過垃圾運輸坡道進入到主廠房卸料大廳。汽車經(jīng)過垃圾卸料門，卸到貯坑中，在貯坑上方安裝有吊車和抓斗，將垃圾運送到焚燒爐中燃燒。

四、垃圾稱重系統(tǒng)優(yōu)化方法

垃圾稱重系統(tǒng)主要包括兩個部分，即汽車衡和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這部分配置與垃圾發(fā)電廠的規(guī)模有關(guān)，汽車衡規(guī)格的選取主要按照規(guī)范最低要求進行，也就是說，在選擇的時候要按照垃圾車最大滿載質(zhì)量的1.3 倍進行，按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程，中國多數(shù)垃圾車的額定荷載是24 噸，將車輛自重等去除，總質(zhì)量也可以達到30 噸。所以，汽車衡規(guī)格選擇40 噸是比較合適的，此時還要對大型運渣車和石灰車稱重，如果焚燒廠的規(guī)模比較大，可以設置2 臺汽車衡，采用一大一小的配置方法，設備方面的投資可以節(jié)約5%-10%。

五、垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化方法

（一）焚燒控制系統(tǒng)優(yōu)化方法

其一，在對第一個焚燒控制系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中，主要是對外部焚燒爐溫度加以控制，使其超過850 攝氏度，這個時候要對通風量控制好，包括燃料進爐的時間和助燃器反應的時間都要予以控制，由此使垃圾焚燒溫度得到有效控制。此時，就可以將自動控制技術(shù)充分利用起來，實施自動投運。如果燃燒爐控制的溫度不足850 攝氏度，這個系統(tǒng)就會自動運行，往復操作。

其二，在對第二個焚燒控制系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中，主要是爐膛中以及二次燃燒室內(nèi)可以分解二惡英。工程角度而言，對于控制條件需要將爐膛溫度設置在850 攝氏度，此時煙氣停留的時間就會超過2 秒，使二惡英在高溫環(huán)境中充分分解[3]。如果煙氣停留時間要再延長一些，則決定于余熱鍋爐設計，也決定于制造單位的設計以及制造。焚燒爐不足額定焚燒量的時候運行，而且垃圾低位熱值比較低，不足設計值的時候，就要按照自動燃燒控制系統(tǒng)所發(fā)出的指令，能夠自動啟動輔助燃料系統(tǒng)，輔助燃燒器自動向爐中噴輔助燃料，由此保證爐膛中的溫度超過850 攝氏度，而且維持的時間要超過2 秒。

其三，在對第三個焚燒控制系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中，主要是優(yōu)化控制燃料與空氣的混合狀態(tài)，采用的方法是將阻燃空氣的速度、時間和數(shù)量提供給焚燒爐，確保燃料與空氣混合，其狀態(tài)與有關(guān)標準相符合。隨著供風量的增加，湍流強度就會越大，也就越能夠充分混合。按照這一原理，主要是對系統(tǒng)的燃燒空氣系統(tǒng)加以控制，從其構(gòu)成上來看，包括蒸汽式空氣預熱器、一次風機和二次風機[4]。其中，先行送風的是一次風機，當進入到焚燒爐內(nèi)，溫度為850 攝氏度的時候，二次風機開始送風，此時煙氣擾動加強，煙氣的燃燒時間延長，燃燒空氣系統(tǒng)得到優(yōu)化。

（二）分散控制系統(tǒng)優(yōu)化方法

垃圾焚燒發(fā)電廠中，熱力系統(tǒng)的核心是分散控制系統(tǒng)，所以，該系統(tǒng)的運行狀態(tài)決定于分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是可以對各個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時監(jiān)控，而且還可以統(tǒng)籌優(yōu)化。分散控制系統(tǒng)的控制范圍中，主要是對操作站實施監(jiān)督控制，能夠有效調(diào)節(jié)所有的參數(shù)數(shù)據(jù)，包括存儲的數(shù)據(jù)以及報表中的數(shù)據(jù)都可以實時采集，輸出監(jiān)視圖[5]。當垃圾焚燒發(fā)電廠運行的過程中，對于流程按照一定的周期循環(huán)控制，避免進入過快造成不徹底焚燒，如果非常慢，就會導致效率過低。當前優(yōu)化分散控制系統(tǒng)，就是將該系統(tǒng)導入到各個熱力系統(tǒng)中，比如，在電氣監(jiān)控中將分散控制系統(tǒng)納入其中，對中央控制室中的各個設備集中控制，將緊急按鈕設置好，如果分散系統(tǒng)在運行的過程中產(chǎn)生故障，可以自動停爐、停機。通過對分散控制系統(tǒng)的邏輯設計進行優(yōu)化，以保持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

六、資源循環(huán)利用技術(shù)

（一）回收爐渣

生活垃圾焚燒爐在焚燒的過程中會有爐渣產(chǎn)生，其中含有的成分很多，諸如玻璃、熔渣、陶瓷、各種可燃物以及金屬等等，在爐渣中主要包括硅元素、鋁元素和鈣元素，可以運出廠外，用于回收金屬或者制磚，由此實現(xiàn)爐渣的綜合利用[6]。

（二）梯級回收排污水

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)在運行的過程中會排出污水，其有很高的含鹽量，懸浮物也比較多，并沒有其他的污染物，如果電廠中的用水點對水質(zhì)沒有很高的要求，就可以將這些污水充分利用起來[7]。比如，用于沖洗卸車平臺、對爐渣冷卻處理、鍋爐排污冷卻水、廠區(qū)綠化用水、沖洗車輛以及澆灑道路等等。循環(huán)利用排污水，工業(yè)新水的用量就會減少，廠區(qū)外的排污水量也會減少，這樣做不僅節(jié)約用水，而且具有環(huán)保價值。餐廚垃圾處理中產(chǎn)生的廢水以及污泥處理中產(chǎn)生的廢水都可以排放到滲濾液處理站中，經(jīng)過處理之后的出水可以用于補充敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水，流回到冷卻塔中起到補水的作用。滲濾液濃水可以向焚燒爐中回噴并燃燒，防止對環(huán)境造成污染。

（三）垃圾焚燒發(fā)電與燃煤機組和燃氣機組結(jié)合使用

采用焚燒垃圾的方法進行發(fā)電，所產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)不是很高，如果在項目建設所在位置的附近安裝有燃煤機組或者燃氣機組，且為高溫、高壓以上的參數(shù)，就可以將這部分蒸汽向高參數(shù)的鍋爐中引入，起到加熱的作用，產(chǎn)生過熱，蒸汽的品質(zhì)就會有所提高，之后將垃圾發(fā)電機組所發(fā)的電送回，此時，這部分蒸汽可以被視為高參數(shù)熱力系統(tǒng)中的一個重要組成部分[8]。

（四）飛灰固化之后的利用

垃圾經(jīng)過焚燒之后有灰渣產(chǎn)生，此時也會有飛灰，飛灰當中含有各種有害物質(zhì)，包括堿金屬和二惡英等等，如果沒有經(jīng)過技術(shù)處理而直接向空氣中排放，必然會對環(huán)境造成污染，所以需要對飛灰進行固化處理。在垃圾焚燒的過程中有飛灰產(chǎn)生，使用斗提機將飛灰輸送到灰倉當中，散裝水泥的輸送則使用罐車，發(fā)揮氣力的作用對散裝水泥進行吹送，使水泥進入到料倉當中[9]。在飛灰穩(wěn)定化站設置有用于制備螯合劑的槽和用于存儲螯合劑的槽，在各個倉的下面設置有電子計量秤，對于飛灰與水泥的稱量要按照設定的比例進行，傳輸?shù)交旌蠑嚢铏C當中，物料在混合攪拌機中經(jīng)過攪拌之后充分混合，并按照比例均勻加入螯合劑溶液，添加一定比例的水，所添加的水泥、螯合劑和加濕水比例與飛灰質(zhì)量接近，分別為水泥10%、螯合劑2%和加濕水30%，穩(wěn)定化產(chǎn)物符合垃圾填埋場控制污染的標準，裝入到運輸車輛中，運輸?shù)教盥駡?，進行填埋處理。

結(jié)束語

通過上面的研究可以明確，中國的綠色發(fā)展戰(zhàn)略進一步深化，垃圾處理受到高度重視，將垃圾進行焚燒發(fā)電，能夠做到變廢為寶，資源循環(huán)利用，讓垃圾創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值和社會價值。當前垃圾焚燒發(fā)電廠工程項目越來越多，加強建設項目的管理是非常重要的，由于垃圾焚燒發(fā)電所采用的是垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)。要更好地發(fā)揮其價值，就要對系統(tǒng)優(yōu)化的同時，還要綜合利用技術(shù)，使垃圾處理水平大大提高，保證發(fā)電質(zhì)量。