爐排式垃圾焚燒爐固體不完全燃燒損失分析

運嘉寧

天津濱海新區環漢固廢綜合處理有限公司，天津，300480

⒈引言

在垃圾的環保焚燒中，爐排式垃圾焚燒爐以其適應性強，經濟性好，環保性能高的優點逐漸成為了垃圾環保焚燒處理中的主要爐型。然而，由于爐排爐特有屬性、垃圾成分的復雜性、運行方式的不合理性，導致燃燒后的爐渣中生料含量經常會很高，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，并結合運行管理經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、爐膛結構、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，筆者認為應該以同種垃圾不同燃燒調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值計算

2002年清華大學王偉等人通過查詢相關圖表及經驗估算，認為固體不完全燃燒熱損失為10.7%[3]。然而此數據隨著垃圾焚燒設備的日益完善、運行調整的越發科學，已經有了很大的變化。

2.1.1 同種垃圾的固體不完全燃燒損失的數值計算

根據某垃圾焚燒發電廠3年的生產日報及中核設計院部分設計資料進行綜合分析，選取了最典型的運行工況進行分析。所需的主要數據如表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：

五組數據計算結果如表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定。因此，筆者以相同的蒸發量、燃燒工況對同一臺鍋爐進行數據選取，詳見表2-4。垃圾A為秋季發酵時間較長的入爐垃圾，垃圾B為夏季發酵時間較長入爐垃圾，垃圾C為冬季發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組數據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：

三種垃圾計算結果如表2-6：

?

2.2 綜合分析數據

對于同種垃圾的不同燃燒工況而言，總結的現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，總結的現象主要是：

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，相應產生的爐渣量、飛灰量就越高，相應的固體不完全燃燒損失就比較高。所以越是熱值高、發酵充足的垃圾，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。垃圾焚燒企業為了杜絕二次污染的發生，只能進一步增加環保處理成本。

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場看火，加強調整，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和二次風的溫度。

第三：對于爐排燃燼段的配風進行優化，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。

垃圾發酵不足、熱值過低處理方案：

第一：優化垃圾池的使用方式，提高垃圾的有效堆積密度，以加強發酵。

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的溫度，加強垃圾的發酵。

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：進一步優化自動燃燒控制A C C系統，根據時刻變化的投入爐內垃圾的性質，在確保額定的焚燒量的情況下，以余熱鍋爐的出口蒸發量為目標，通過控制、調節爐排速度和燃燒用風量，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。

第六：加強生物質和垃圾的合理配比。冬季垃圾雖然熱值低、發酵困難，但正是棉桿的收獲期，目前棉桿大約是150—260元/噸，以噸垃圾上網電量為240來算，從經濟性而言完全在可承受范圍內。因此可以考慮將棉桿作為提高熱值、優化焚燒工況的理想生物質[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，提高了噸垃圾上網電量，增加了企業的環保性，可謂一箭三雕。當然，從發電的角度而言，垃圾焚燒發電廠和火力發電廠確實有很大的相似之處，但二者有著本質的區別。火力發電廠的目的是通過發電生產高品位能源以滿足生產生活的基本需求，其基本指標是發電量。垃圾焚燒發電廠則是以處理垃圾為根本目的，并利用余熱發電，基本指標是垃圾處理量[7]。因此，將垃圾環保處理是垃圾焚燒企業的生命線。

3.結語

隨著我國垃圾環保焚燒行業的進一步發展，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字，必然對我國的環保事業做出更大的貢獻。與此同時，逐漸提高的公民素質以及分類垃圾的推廣，必然進一步促進垃圾環保焚燒行業的健康發展。

[1] 龔培峰.垃圾焚燒發電技術探討 [J].綠色科技,2012（5）.

[2] 吳味隆.鍋爐及鍋爐房設備 [M].中國建筑工業出版社,2006年5月第四版.

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

[4] 保利協鑫徐州再生能源發電有限公司.鍋爐設備運行標準[M].2011年2月修編.

[5] 李建政.環境毒理學 [M].化學工業出版社,2010年6月第二版.

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