垃圾焚燒電廠鍋爐燃燒調整技術探究

鄭雪芳

（廈門市環境能源投資發展有限公司海滄廠，福建 廈門 361000）

0 引言

垃圾焚化能夠實現資源的轉化和利用，解決廢物與環保的矛盾，還能發電。垃圾焚化過程中的能量大幅度提高廢物資源價值利用效果。盡管目前垃圾焚燒電廠鍋爐的焚燒技術已經比較成熟，但在實際生產過程中存在一些燃燒時需要調整的情況。為提高垃圾焚燒的質量和效率，研究燃燒調節技術作為一項重要的研究內容，對其進行深入研究是十分必要的。

1 燃燒控制概念

1.1 適當的預處理

垃圾不能直接轉送至焚化爐燃燒，但為使其大小適合燃燒，需事先保管。越小的垃圾，越容易被燒掉，因此在早期需要保管。通過保護措施可以降低垃圾含水量，提高焚燒質量[1]。氣溫較高時，需適當增加存放垃圾的時間。

1.2 停留時間

通常是指垃圾從被焚燒到完全燃燒為止的時間。廢物停留得越久，燃燒得越充分。廢物在爐膛內停留時間過短，極易造成不完全燃燒。停留時間要根據實際情況而定，但通常需要管理者根據天氣環境、垃圾種類、垃圾量、垃圾的含水量等調整停留時間。保存時間可滿足垃圾完全燃燒的要求。

1.3 溫度系數

簡單地說，溫度越高，越有利于廢物焚燒。可適當提高一次風溫，使垃圾完全焚燒。一次風溫越高，焚燒爐內的溫度越高，垃圾焚燒的溫度越高，燃燒效果越好。焚燒爐溫度越高，穩定性越高，只有溫度均勻，才能完全焚燒垃圾。

1.4 湍流度和過量空氣系數

湍流越大，廢物燃燒效果越理想，在垃圾焚燒過程中，為滿足氧氣的要求，需要不斷地供給空氣，以增加湍流。多余空氣系數與垃圾焚燒質量密切相關，為增加湍流，增加爐內氧含量，需根據實際情況計算過量空氣系數。但過量空氣系數過高或過低都不會造成垃圾焚燒。由于焚燒傾向于不完全燃燒，所以必須將其控制在合適的范圍內[2]。

2 目前焚燒控制措施的問題

近期海滄廠一期兩爐均出現CO不易調控的問題，尤其在啟爐初期爐膛（3＊3）上部溫度偏低CO難控，頻繁依賴投氣助燃的非常規的調節手段。

2.1 一次風壓低，穿透力不足

在原一次風系統中增加了三塊就地風壓表（一次風機出口、暖風器出口、燃燒2段篩分斗處）進行觀察。一次風機頻率30～33Hz，風機出口壓力約1900～2000Pa風量2.9～3萬立，暖風器出口壓力大約1900Pa，到空預器出口250～300Pa，燃燒2段篩分斗處壓力接近為零。

圖1 實際測量數據

圖2 原設計數據

2#爐空預器已封堵6組（共24組）造成空預器進出口壓損較大（1600Pa），一次風機出口風壓低，懷疑一次風管路仍存在大量漏風點，需進一步采用便攜式流量儀測量空預器出入口的風量，排查漏點。

2.2 再循環風的影響

焚燒爐出口處前后墻分別布置了相對溫度低（140-150℃）低氧的再循環煙氣，正常運行中可營造低氧燃燒環境，抑制氮氧化物的生成。但在啟爐初期因檢修期間對爐膛受熱面清灰，使得水冷壁吸熱效果好，相對爐膛垂直方向的溫降較大，此時大量低溫低氧的煙氣影響了焚燒爐燃燒過程中產生的CO與O2的充分接觸與反應，造成煙氣CO極易超標[3]。

3 將測量CO濃度視為燃燒控制主要因素的原因

3.1 環保發電的基本標準

從環保發電的基本基準氣體角度來看，CO氣體含有大量的有害物質。環保型廢棄后，排放到大氣中會增加對環境的污染。CO氣體在大氣中停留一定時間，對人體有很大危害。環境保護日益受到國家、社會和個人的高度重視，將CO濃度作為今后監測的主要因素。

3.2 垃圾焚燒電廠鍋爐燃燒的經濟性

垃圾焚燒發電廠的鍋爐燃燒經濟性影響較大，根據理論分析，可得出焚燒爐內燃燒不完全，CO濃度將上升。1 kg物質燃燒產生的CO可以釋放13,000 kg的熱量。1 kg物質燃燒產生的CO2在相同條件下可釋放超過40,000 kJ的熱量。通過合理控制鍋爐CO含量，可使燃料充分燃燒，從而提高鍋爐的輸出功率和經濟性。火力發電廠將加強對燃燒排放物的管理，改善資源利用，減少資源浪費，提高電廠的經濟效益和社會效益，進一步實現可持續發展[4]。

3.3 威脅鍋爐設備的安全

當氧氣不足時，鍋爐會發生滅火現象，使鍋爐無法正常運行，危及機組的使用壽命。如果沒有足夠的氧氣，鍋爐將會發生更嚴重的焦化。如控制CO濃度；減少了焦炭的發生概率，保護了焦爐，從而延長了存儲器的壽命。

4 可行性分析

4.1 操作簡便

在目前的技術下，測量鍋爐CO濃度和氧氣含量的技術是相同的。垃圾焚燒爐無需專業培訓，工作人員的檢測和操作技術十分簡便。大多數員工都有豐富的實踐經驗。CO濃度的急劇變化，可以使工作人員準確地觀察到鍋爐CO濃度的變化，從而采取有效的應對措施。

4.2 大氣的影響作用小

鍋爐燃燒不完全，一定會產生CO等有毒氣體。天然氣可以讓工人們觀察鍋爐的運行。CO在大氣中的含量很低，因此CO濃度不會因為空氣泄漏而導致不正確測量。但煙氣含氧量極易受到大氣的干擾，不能準確測量數據。一般垃圾經貯存和處理后發熱量較高。分析這種垃圾產生的熱量是必要的。太高時，需控制垃圾層厚度及一次空氣流量。不然，這些垃圾就會被燒光。燃燒器內溫度過高，會對焚燒效果產生影響，進而對上層垃圾進行焚燒。一般都需要對爐溫進行850-1030℃的控制[5]。殘渣厚度直接影響到其焚燒效果，因此管理者必須合理計算渣層厚度。當垃圾多垃圾加熱值低時，為防止其厚度較薄而焚燒，應適當增加垃圾厚度。若棄渣厚度過薄，還可適當增加渣渣移動速度[5]。垃圾充分燃燒后，僅需將爐灶打開。同理，如爐灶廢料過多，可適當減少爐灶移動。增加爐速，盡量增加爐渣燃燒時間。垃圾質量和發熱量低，含水率高，也會影響垃圾的燃燒，造成垃圾燃燒不徹底。管理人員必須提高燃燒爐的熱能和一次風的溫度，以便快速烘干垃圾，減少水分。還可以調整垃圾厚度，若垃圾厚度過厚，發熱量過低，含水率過高，容易造成垃圾燃燒不徹底，下面的垃圾就是未燃燒。與此同時，風量要控制。空氣流量太小，會產生不完全燃燒問題。風速太大，就會出現失火問題。該地區的垃圾焚燒將不全面。通過減慢垃圾移動和延長旋轉時間，可以使垃圾完全燃燒。管理人員在燃燒爐內溫度迅速下降時，必須第一次保持燃燒爐內溫度，減少對爐子的供給量，控制爐灶的高度和速度。要經常觀察爐溫及垃圾燃燒情況，合理控制風量，逐步改善垃圾燃燒效果，不斷提高爐溫。

4.3 調整操作技術

生產工藝中CO濃度的調節由于沒有相應的單位參數，客觀性高，通過簡單的操作就可以控制鍋爐中CO的濃度，從而使CO濃度達到一個合理范圍。由于鏈接不需要人員進行數值判斷和分析，所以沒有主觀因素的干擾。不過，煙道氣體中的氧含量不高。煙道氣的含氧量沒有明確的單位值。由于常規氧含量是按百分比記錄的。工作人員需要進行主觀判斷和分析，并采取相應的對策。實施調整后，主觀干擾得到加強，控制效果明顯下降。根據省煤器出口氧量（再循環系統停用情況下控制在5%-7%）判斷風料配比，在降負荷時應先降低推料器速度及減慢各段爐排速度，再適當降低風量，在加負荷時則反之先加風再加料，保持料層厚度在50cm左右，中控火焰攝像頭判斷不明時須及時到就地觀察火焰及料層情況。巡檢人員每趟巡檢需觀察爐膛火焰、料層及落渣溜槽內積渣情況，并及時與中控監盤人員溝通。

電廠鍋爐燃燒的時間取決于天氣季節，因為干燥垃圾發酵時間短，濕垃圾發酵時間長，應當按照垃圾的含水量進行合理發酵。其燃燒程度易受垃圾發酵狀態和發熱量兩個因素的影響。在垃圾焚燒爐中，由于其蓄熱率低，產生熱量、干度、濕度等方面的差異較大，有時很難控制燃燒調節。為了控制有害氣體，尤其是二氧化硫氣體的排放，對爐溫的控制至關重要。

全發酵垃圾焚燒全發酵垃圾易于燃燒，但需注意一次風量，控制材料層厚度，正常情況下最好是450-650mm，可燃性好，燃燒時間短，易熄火。料層變薄，需適當降低風量來減緩燃燒，同時需增加供給及爐灶速度。新鋪設的物料干燥需要一定的時間，所以風量要適當增加到20000～30000。根據發酵廢渣的性質和易燃燒性，需要用少量(15000～25000)滲透進材料層的操作。空氣量大，垃圾燃燒得太快，在短時間內就會燃燒殆盡，極易燃燒殆盡，另外，垃圾燃燒迅速，溫度管理困難。爐內溫度高，容易過熱。常規爐溫控制在800-1000℃之間。普通發酵廢棄物焚燒一般發酵廢棄物與完全發酵廢棄物一樣較易燃燒，因此應注意控制一次氣量和材料層厚度及厚度。將垃圾焚燒爐的出口空氣溫度保持在標準溫度240°-260℃之間，適當降低材料層的溫度，通常保持在400～500mm范圍內即可。垃圾焚燒發酵不充分，垃圾發酵時間不夠長，燃燒度控制不充分，溫度調節困難，給鍋爐運行帶來極大的隱患。物料層必須處于一定的范圍，由于空氣量大，也有可能發生排氣現象。由于廢液發酵不符合標準，因此進入燃燒槽后的廢液難以干燥。當溫度升高時，爐料層會在很大范圍內干透，物料在大氣壓下很快就會被燒盡。風太小，可能無法滲入物料層，物料層變得不干燥，因此需嚴格控制材料層厚度及風量。火床可按具體情況適當延長，足以避免原材料短缺。因此，可使新材料有足夠的干燥時間和干燥熱量，從而延長鋪裝材料的燃燒時間[6]。如有必要，可以對“間隔開啟時間”和“間隔停止時間”進行調整。為防止失火和處理失火可分為輕度失火和嚴重失火。輕度失火的理由是，垃圾狀況良好，爐溫在正常范圍內，垃圾供給跟不上，直接導致火床變短。一旦爐溫下降，爐子就會出現失火現象。另外，垃圾質量也會引起火災。此外，垃圾質量的巨大變化，尤其是垃圾底泥的含水量過高，也會導致火災。為防止火災發生，保證垃圾穩定燃燒，需要定期監測火源，并在時間內進行調節。此外，需要確保火床已經安裝好。主要燃燒區域的垃圾必須最佳燃燒，調整合適的材料層厚度，以應對質量變化。垃圾吊車原料和垃圾發酵時間過長，尤其是垃圾箱上下濕度增大，對燃燒效率影響最大，上部垃圾由吊車運到其他發酵罐繼續發酵，中上部的垃圾送到燃燒池中焚燒。

5 結語

通過以上分析，可以得出垃圾焚燒發電廠必須考慮節能和環保，并積極采用新的燃燒控制技術。在實踐中，CO濃度檢測方法可以替代傳統的燃燒控制方法，提高燃燒控制效果，確保測量結果的準確。由于廢物可以完全燃燒，為垃圾焚燒電廠帶來更多的社會和經濟效益。