生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)研究

蘇陽明

摘 要：目前多采用焚燒處理來解決生活垃圾，而爐排爐焚燒系統(tǒng)的設(shè)計是其中的關(guān)鍵部分。基于此本文首選對生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)的技術(shù)原理、技術(shù)關(guān)鍵以及工藝流程進(jìn)行闡述，然后結(jié)合南安市生活垃圾焚燒發(fā)電廠對生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)進(jìn)行分析，以期為生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：生活垃圾;爐排爐焚燒;技術(shù)研究;效益分析

中圖分類號：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0007-02

0 引言

現(xiàn)今，我國多采用焚燒形式對生活垃圾進(jìn)行處理，其中，焚燒處理技術(shù)的常用爐型包括爐排型焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯焚燒爐和熱解氣化焚燒爐等，其中回轉(zhuǎn)窯爐與熱解氣化焚燒爐一次焚燒垃圾的容量較小，較難滿足我國大型城市對垃圾焚燒廠的需求，故在較多的大型城市中通常建設(shè)的為爐排型焚燒爐和流化床焚燒爐。總體而言，爐排焚燒技術(shù)的工藝發(fā)展更加成熟、使用范圍更加廣泛，因為該垃圾焚燒技術(shù)對垃圾的種類以及成分要求較低，故在焚燒時前期處理較為簡單，垃圾入爐時操作人員不需對垃圾進(jìn)行二次分類，尤其是對于我國生活垃圾來說，由于垃圾中的水分含量較多，故使用該項焚燒技術(shù)能夠較好的滿足城市的實際需求，但因為垃圾成分含量復(fù)雜，進(jìn)行焚燒時焚燒系統(tǒng)的工作效率也容易受到各種因素的影響，因此就有必要對生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，以期更好的發(fā)揮垃圾焚燒系統(tǒng)作用。

1 技術(shù)原理

垃圾在進(jìn)行焚燒時通常首先通過焚燒系統(tǒng)內(nèi)部的料斗將待焚燒垃圾送入焚燒爐內(nèi)，料斗經(jīng)推料器作用后將垃圾置于系統(tǒng)爐排，最終垃圾在焚燒系統(tǒng)的燃燒室內(nèi)燃燒，垃圾經(jīng)燃燒后產(chǎn)生的爐渣由出渣機(jī)推入渣坑，由于垃圾經(jīng)焚燒后會產(chǎn)生具有各種有害物質(zhì)，故經(jīng)焚燒后的煙氣會通過輻射受熱面進(jìn)行煙氣凈化設(shè)施，經(jīng)凈化處理后排出。一般而言，焚燒爐排爐的主要組成部分包括干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排、機(jī)架，其中，干燥段爐排、燃燒段爐排、燃盡段爐排均為兩組爐排單元，每一單元內(nèi)又包括主軸、后墻板、各班等爐排，爐排有兩組邊模塊，且每組邊模塊又借助側(cè)墻護(hù)板固定在機(jī)架上，每一組邊模塊中至少有一組為中間模塊，在模塊下方設(shè)計有風(fēng)室，且風(fēng)室的下端有一進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口和供風(fēng)系統(tǒng)相連，供風(fēng)系統(tǒng)由干燥段供風(fēng)系統(tǒng)、燃燒段供風(fēng)系統(tǒng)、燃盡段供風(fēng)系統(tǒng)，生活垃圾焚燒爐排爐通常使用三段式水平推動，該種形式可以有效地確保垃圾在燃燒內(nèi)攪拌均勻、然手充分，此外，為實現(xiàn)對垃圾焚燒持續(xù)時間間隔的控制，也可使用一次風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)和二次風(fēng)供應(yīng)系統(tǒng)。

2 技術(shù)關(guān)鍵

在生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)內(nèi)每一行排片均使用的為左右側(cè)搭接設(shè)計，該設(shè)計形式可以最大限度的降低爐渣的熱灼減率，增加爐排使用壽命;在該垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)中使用自動燃燒控制系統(tǒng)，使得垃圾燃燒的燃燒效率較高;使用一、二次風(fēng)預(yù)熱方式能夠更好的實現(xiàn)垃圾的充分燃燒，并從源頭上對垃圾燃燒后產(chǎn)生的煙氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行控制;因為生活垃圾爐排爐焚燒系統(tǒng)使用的為單元模塊化爐排結(jié)構(gòu)形式，故燃燒系統(tǒng)的互換性較好易于擴(kuò)展，能夠顯著提升爐排爐焚燒系統(tǒng)的設(shè)計效率于工廠的制造速度。

3 實際應(yīng)用

3.1 工程概況

南安市生活垃圾焚燒發(fā)電廠為省、市重點(diǎn)項目工程，是南安市的重要市政設(shè)施，項目采用BOT市場運(yùn)作模式，運(yùn)營商為南安市圣元環(huán)保電力有限公司。項目地處南安市柳城街道辦事處杏蓮工業(yè)區(qū)美嶺頭，服務(wù)范圍為南安市區(qū)及各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，服務(wù)人口約170萬。項目設(shè)計總規(guī)劃為日處理垃圾1300噸，分三期建設(shè)，一、二期工程設(shè)計規(guī)模為日處理垃圾600噸;三期工程設(shè)計規(guī)模為日處理垃圾700噸，并配套日處理200噸的滲濾液處理站。該項目總占地面積約為97畝，一二期用地面積約為57畝，三期用地面積約為40畝。一二期項目總投資額2.15億元，采用二爐二機(jī)的配置，即分別配置了二臺300噸/日垃圾焚燒爐及二臺裝機(jī)容量為7500千瓦的汽輪發(fā)電機(jī)組。其中一期工程于2007年4月份開始建設(shè)，2009年6月份完工并投入運(yùn)行，項目投資為1.37億元;二期項目2010年7月開工建設(shè)，2011年5月份投入運(yùn)行，項目投資為0.78億元;三期工程采用一爐一機(jī)的配置，即配置了一臺700噸/日垃圾焚燒爐及一臺裝機(jī)容量為15000千瓦的汽輪發(fā)電機(jī)組，于2015年4月開工建設(shè)，2016年7月份實現(xiàn)鍋爐與一二期并汽試運(yùn)，2017年6月份汽輪發(fā)電機(jī)組完成調(diào)試、并網(wǎng)，項目投資約2.5億元，三期工程投運(yùn)后，南安市生活垃圾焚燒發(fā)電廠年上網(wǎng)電量可達(dá)約1.4億千瓦時。

3.2 垃圾成分

經(jīng)過對冬季與夏季混合垃圾成分的分析檢測，垃圾物理成分平均含量見表1。

有統(tǒng)計資料得出該地區(qū)冬季生活垃圾圾濕基低位熱值大約為3512kJ/kg，夏季生活圾圾濕基低位熱值大約為6239kJ/kg，一般而言生活垃圾含水率降低1%則熱值要增加155-175kJ/kg，由于垃圾進(jìn)入焚燒廠后需堆積七天以上，可濾除約20%滲瀝液，本垃圾焚燒發(fā)電廠低位熱值高于6500kJ/kg。

3.3 工藝設(shè)計

3.3.1 焚燒、煙氣處理工藝

南安市垃圾焚燒發(fā)電廠采用的生活垃圾焚燒爐、煙氣處理裝置為技術(shù)成熟、安全可靠、性能穩(wěn)定的國內(nèi)先進(jìn)設(shè)備。其中二段式垃圾焚燒爐排鍋爐，采取逆推和順推相結(jié)合的方式，非常適應(yīng)我國高水分、低熱值、不分揀的生活垃圾特性。垃圾儲坑為封閉的負(fù)壓空間，負(fù)壓壓力符合設(shè)計要求，裝配有一臺負(fù)壓力變送器并連接到中控室DCS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，負(fù)壓在-50Pa左右，焚燒爐一次風(fēng)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口安裝于垃圾儲坑上空，坑內(nèi)垃圾散發(fā)的臭氣經(jīng)一次風(fēng)機(jī)送進(jìn)焚燒爐內(nèi)和垃圾一起燃燒分解，從而有效地消除異味。在鍋爐爐膛一煙道中部設(shè)置有SNCR選擇性非催化還原脫硝裝置，煙氣凈化處理采用半干法消石灰反應(yīng)塔、噴射活性炭吸附、布袋除塵相結(jié)合的工藝，除塵效率達(dá)99.8%，各排放指標(biāo)均能達(dá)到國家（GB18485-2014）標(biāo)準(zhǔn)。垃圾運(yùn)輸車通過垃圾車專用通道經(jīng)過電子汽車衡稱重后，進(jìn)入卸料大廳倒入垃圾儲坑，然后用爪式液壓抓斗將垃圾進(jìn)行移走堆放、發(fā)酵，垃圾坑產(chǎn)生的滲濾液通過廊道水溝流入滲濾液收集池，再用使用壓縮空氣為動力介質(zhì)的氣動隔膜泵輸送到滲濾液處理站處理，滲濾液產(chǎn)生的有毒有害氣體全部通過一次風(fēng)機(jī)抽到鍋爐爐膛內(nèi)進(jìn)行焚燒分解，發(fā)酵后的垃圾投入焚燒爐料斗及料槽，料槽起到了氣封作用，并將垃圾推送到焚燒爐膛內(nèi)，垃圾的干燥、燃燒、燃盡及冷卻的一系列過程都在爐排及出渣機(jī)上完成。垃圾燃盡后剩下的爐渣進(jìn)行綜合利用。焚燒過程中煙氣的熱能被余熱鍋爐轉(zhuǎn)換成蒸汽用于發(fā)電，焚燒后的煙氣采用半干法消石灰反應(yīng)塔、噴射活性炭粉末吸附倉、布袋除塵相結(jié)合的工藝除去有害氣體和粉塵后經(jīng)引風(fēng)機(jī)抽出，由煙囪排入大氣，除塵器布袋攔截下來的飛灰與石灰、活性炭等混合物由輸灰裝置排入飛灰儲存?zhèn)}內(nèi)，通過制磚機(jī)完成飛灰的穩(wěn)定與固化，最終送至飛灰固化填埋場填埋處置。

本項目焚燒工藝實行全過程的計算機(jī)自動化控制，通過傳感器測量出燃燒參數(shù)如空氣量、溫度及各部分煙氣溫度等參數(shù)，計算機(jī)將傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，通過控制爐排移動的速度、移動頻率、料層厚度、一、二次風(fēng)量配比和一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)變頻電機(jī)來控制燃燒過程、爐膛負(fù)壓和各監(jiān)控點(diǎn)煙氣溫度等。

3.3.2 環(huán)保設(shè)施工藝

南安市垃圾焚燒發(fā)電廠高度重視環(huán)境保護(hù)事業(yè)，本著對社會負(fù)責(zé)、對員工關(guān)愛的態(tài)度，嚴(yán)格把好三廢（廢氣、廢水、廢渣）處理關(guān)，嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。其中，煙氣采用爐內(nèi)脫硝（SNCR）+半干法綜合反應(yīng)塔﹢活性炭吸附﹢布袋除塵器處理工藝，污染物排放執(zhí)行國家《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014），并安裝有尾氣在線監(jiān)測設(shè)備，在完成調(diào)試、比對和專項驗收后，由環(huán)保局委托有資質(zhì)的第三方進(jìn)行運(yùn)維，與省環(huán)保平臺、國發(fā)平臺信息中心聯(lián)網(wǎng)，實時上傳在線監(jiān)測數(shù)據(jù);垃圾滲濾液處理站設(shè)計規(guī)模為日處理垃圾滲濾液200噸，處理工藝采用“UASB+二段AO生化+MBR膜+納濾”，尾水安裝有超聲波流量計、COD、TP、氨氮等指標(biāo)的在線監(jiān)測裝置，與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，實時上傳數(shù)據(jù)，并委托第三方對在線監(jiān)測裝置運(yùn)維。垃圾滲濾液經(jīng)過處理站處理后納入城市污水污水管網(wǎng)，進(jìn)入南安市污水處理廠再處理。同時，為有效解決滲濾液站臭氣問題，對除臭系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，且增加一套臭氣收集至三期垃圾儲坑的管道系統(tǒng)，目前運(yùn)行效果良好，并有一套3串聯(lián)滲濾液站光氧除臭系統(tǒng)做為備用;固體廢棄物以爐渣和飛灰為主，飛灰采取加水泥與螯合劑混合做成固化塊，配套建設(shè)一座專用飛灰固化填埋場進(jìn)行無害化填埋處理，（飛灰委托泉州宇清環(huán)保有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)維）。爐渣采用承包給具備處理資質(zhì)的外協(xié)單位（南安市綠電新型建材有限公司），由承包者負(fù)責(zé)將爐渣經(jīng)過回收金屬后作為水泥廠的原材料進(jìn)行資源化綜合利用。

3.4 效益分析

南安市垃圾焚燒發(fā)電廠在生產(chǎn)運(yùn)行中嚴(yán)格執(zhí)行《福建省焚燒垃圾處理廠運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)測監(jiān)管及考核評價標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ13-93-2015），嚴(yán)格要求、規(guī)范運(yùn)行。2009年6月機(jī)組投入運(yùn)行以來，經(jīng)過機(jī)組磨合和不斷摸索，通過對生產(chǎn)設(shè)備的精心維護(hù)、運(yùn)行水平不斷提高，生產(chǎn)運(yùn)營逐漸步入正軌，生產(chǎn)各主要指標(biāo)逐漸趨于經(jīng)濟(jì)、合理，同時也逐步體現(xiàn)出了環(huán)保企業(yè)的巨大作用。2018年共處理進(jìn)廠生活垃圾53.34萬噸，平均1461.37噸/天，共完成發(fā)電1.70億千瓦時，完成上網(wǎng)電量1.40億千瓦時。相當(dāng)于節(jié)省了5.6萬噸標(biāo)煤，減排14萬噸的二氧化碳和4200噸的二氧化硫，為南安市的城市衛(wèi)生、節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，真正實現(xiàn)了生活垃圾處理無害化、減量化、資源化。

4 結(jié)語

垃圾焚燒發(fā)電具有占地面積小、資源化利用率高、減量化效果明顯，同時也減少了采用填埋方式對地下水和填埋場周邊環(huán)境的大氣污染等生態(tài)環(huán)境問題，在國家政策的支持下，焚燒減量發(fā)電已成為處理生活垃圾的主要方式，中國的垃圾處理行業(yè)迎來一個黃金發(fā)展時期，相信在不久的將來垃圾焚燒發(fā)電將成為垃圾處理的主要方式。

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