爐排式垃圾焚燒爐運行中的兩個問題分析及措施

黃旌

摘 要：垃圾焚燒發電是環境工程，必須杜絕二次污染。焚燒爐內垃圾的穩定燃燒和爐渣的熱灼減率低是防止污染，提高效益的關鍵因素。未分類收集的城市生活垃圾組分變化大，導致焚燒爐易突發各種異常狀況，甚至被迫停爐。該文以垃圾處理量400 t/d的機械式爐排焚燒爐為研究對象，分析了在調試和運行過程中出現爐排斷火、熱酌減率偏高兩個問題的主要原因，提出了解決問題的具體措施，在實際運行中應用這些措施，消除或明顯改善了存在的問題，取得了顯著的效果。

關鍵詞：垃圾發電 焚燒爐 爐排斷火 熱酌減率

中圖分類號：X73 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0082-02

垃圾能源化技術主要包括氣化法、熱解法和焚燒法等。其中焚燒法具有處理量大，處理速度快，工藝簡單，減容、減量、滅菌效果好，能將垃圾中的化學能轉化為電能的優點，近年來得到了快速發展。焚燒法的環境風險一直是社會各界的關注點，GB 18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標準》對污染物排放提出了更加嚴格的標準[1]。而焚燒爐穩定運行，垃圾完全燃燒是控制污染物產生，提高企業經濟運行的關鍵。由于城市生活垃圾未分類收集，垃圾組分變化大，致使焚燒爐穩定運行難度增大，甚至影響污染物排放，嚴重影響企業的社會形象和經濟效益。該文對某垃圾焚燒爐調試和運行中出現的爐排斷火、爐渣熱灼減偏高兩個問題進行了分析研究，并提出了解決問題的有效措施，擬對同型垃圾發電廠的運行有借鑒作用。

1 焚燒爐簡介

某廠垃圾焚燒爐單臺日處理生活垃圾400 t，采用馬丁兩段式逆推和順推往復式運動爐排。整個焚燒爐爐排分為上下兩段：上段為順推運行模式，下段為逆推運行模式，上下段以縱墻連接，尾部設置擋板用于調節料層厚度。爐排采用液壓控制，雙列階梯式布置，每列分為3個區：第一區為干燥區，第二區為燃燒區，第三區為燃盡區；爐排下設有4個風室，第一風室布置在上爐排，第二、三、四風室布置在下爐排；爐排均為一排固定，一排活動交替安裝。通過調整爐排運動速度來調整垃圾在爐排上的停留時間及垃圾焚燒速度。

2 爐排斷火

該廠調試和運行中，垃圾焚燒爐內發生斷火的情況分為兩種：一是輕微斷火，發生這種情況時爐溫下降約60 ℃～100 ℃，當火床到位后爐溫又回升到正常；二是嚴重斷火，爐溫下降幅度大，下降大于100 ℃，甚至火焰只在上爐排，下爐排上的垃圾只有零星的著火點。

2.1 原因分析

輕微斷火的原因：一是垃圾的濕基低位熱值（效熱值）有較小的變化；二是垃圾熱值正常，著火情況也好，但爐排停止時間設置不宜，過長且未及時調整而導致火床偏短，致使垃圾進料后，新料著火慢，爐溫下降。

嚴重斷火的原因分析如下。

（1）垃圾的有效熱值變化較大。垃圾坑底部的垃圾處于滲濾液浸泡中，垃圾坑頂部的垃圾發酵欠佳，滲濾液未滲出，垃圾的含水率均高，導致垃圾的有效熱值低，著火緩慢。

（2）火床嚴重偏短，致使新入爐的垃圾將上爐排的火焰壓滅或者新垃圾根本就不能及時著火。隨著爐排的運動，若上爐排中大量未著火的垃圾被順推至下爐排著火處，阻斷了垃圾燃燒過程的傳熱傳質，導致下爐排中已著火垃圾周圍氧含量急劇降低，并伴隨著溫度急劇下降，火焰極易熄滅。

2.2 措施

解決爐排斷火問題應以預防為主，應對措施如下。

（1）鍋爐操作者控制好火床在合適的長度，且主燃燒區基本在第二、三風室之間上部的爐排位置，防止主燃燒區過于靠前。

（2）垃圾吊操作人員盡量投料均勻。一是盡量投發酵好的料；二是盡可能地分幾次投完一個抓斗的垃圾，使得垃圾蓬松的堆積在溜槽；三是用機械抓的閉合狀態進入垃圾堆后再打開機械抓的方式松散垃圾，使垃圾入爐前不成團或少成團。

（3）鍋爐操作者與垃圾吊操作人員緊密合作，控制料床厚薄適宜。如垃圾吊操作人員發現垃圾熱值或灰分明顯有變化時，要及時通知鍋爐操作者提前進行調整工作。若垃圾的熱值高，料床厚度適當減薄，垃圾的熱值低，料床的厚度適當增加；若垃圾重，料層適當控制薄一些，垃圾輕，料層控制稍厚一點。

（4）操作者不斷積累經驗，靈活應用DCS系統中的爐排、給料器控制功能，依據垃圾的實際情況及時調整。

（5）啟爐時，爐膛溫度達到一定值時才將垃圾推入上爐排烘烤，待確認上爐排垃圾大面積著火后，爐排才開始運動，并設定恰當的上爐排和下爐排的運動速度，防止啟爐過程爐排斷火。

3 爐渣的熱酌減率偏高

爐渣的熱灼減率是指焚燒后的爐渣在600 ℃左右高溫加熱3 h后減少的質量百分比。生活垃圾焚燒后的爐渣由熔渣、石頭、陶瓷、金屬等無機物和少量可燃物組成[2]，其熱灼減率高，說明垃圾沒有被燒透，垃圾減量化、無害化不徹底，增加了爐渣在運輸和填埋過程中對環境造成二次污染的風險。在一個月內，隨機取該廠焚燒爐渣10個樣品，分析其熱灼減率如圖1所示，從圖中可知，熱灼減率均低于5%，但很不穩定，且超出一半的樣品的熱灼減率超出公司的內控指標（≤3%）要求，同時觀察發現爐渣中有未燃盡的有機物存在。

3.1 原因分析

筆者長期觀察爐排上各個區域垃圾燃燒的狀態并結合渣坑內爐渣的組成分析，認為導致熱灼減率偏高的主要原因如下。

（1）爐排速度過快或風量配比偏少，引起大塊（團）垃圾在主燃區未完全燃盡，或主燃區垃圾料層太厚不能燃盡，致使燃盡區仍然有大火存在的現象。

（2）垃圾含水率較高，干燥區（上爐排）的一次風量和風溫匹配不好，造成垃圾點火延遲，影響燃盡。

（3）垃圾在干燥區（上爐排）形成的縮聚體造成垃圾難以燃盡。垃圾中的低熔點物（如塑料等）在干燥區也容易縮聚或焦糊形成縮聚體。該廠兩段式爐排設立縱墻的作用是使垃圾從縱墻上跌落至燃燒區的過程中：一是干燥的垃圾更好的分散，充分燃燒；二是摔碎包裹在垃圾上的焦糊外殼或縮聚體，使殼（體）內物質充分接觸火焰持續燃燒，但被封閉在縮聚體里的垃圾沒有得到充分干燥，若這種縮聚體較多，顯著降低燃燒區溫度，影響燃燒效果，且偶有發現團狀的料從縱墻上跌落后，并未被摔碎。

3.2 解決措施

（1）控制燃盡區爐排停留時間，合理調節干燥區和燃燒區的爐排速度，當其他條件不變時，爐排停留時間越長，焚燒效果就越好，但停留時間太長，單位時間處理量降低，達不到經濟運行目標；爐排停留時間過短，致使垃圾不完全燃燒，影響熱灼減率。一般情況下，依據爐排上堆料厚度合理調節爐排各段的速度，但操作者要勤觀察，積累經驗，靈活處理，若燃盡區有未燃盡的垃圾時，及時減慢燃盡區的爐排速度，以保證可燃物在燃盡區得到完全燃燒。

（2）調節好燃盡區的風量配比。燃盡區是爐渣的形成區域，在該區內結束燃燒過程，所以，燃燒需要的風量不多，正常情況下控制燃盡區風量為總風量的10%左右，但若發現燃盡區殘留大量可燃物，就要及時調節燃盡區的一次風門的開度，使燃盡區處于旺火狀態，未燃垃圾進一步燃燒完全，減低灼減率。同時注意，若燃盡區的風量配比過多，煙氣中的含氧量增加，爐膛溫度及煙氣溫度受到影響，鍋爐的出力會下降。

（3）加強管理，提高一線操作者的責任心。由于城市生活垃圾組分的不穩定性，且目前的垃圾焚燒過程在線實時自動控制技術還不能獲得滿意的結果[3]，因此，通過鍋爐操作者實時觀察、及時調節，積累經驗，提高操作水平來保證垃圾燒盡特別重要。同時必須有嚴格的生產運行管理制度，對值班人員應有明確的分工和職責，激發運行人員的積極性，是確保爐渣熱灼減率低的重要環節。

4 結語

未分類收集生活垃圾的組分波動大，導致垃圾焚燒爐穩定燃燒難度大。該廠的實踐證明，分析發生問題的原因，不斷積累、總結運行經驗，強化操作者的責任意識和操作技能，加強運行過程管理，是目前解決爐排斷火和降低爐渣灼減率的關鍵措施。同時，優化系統的設備結構和設計參數，提高自動控制水平，才能保證垃圾發電獲得環保效益和經濟效益最大化。

參考文獻

[1] 崔小愛.《生活垃圾焚燒污染控制標準》新舊標準的比較及其實施影響分析[J].環境科技，2015，28（4）：67-70.

[2] 何品晶，宋立群，章驊，等.垃圾焚燒爐渣的性質及其利用前景[J].中國環境科學，2003，23（4）：395-398.

[3] 孫應淳，陳楊.垃圾焚燒的優化自動燃燒控制[J].自動化與儀器儀表，2012，161（3）：121-122.