对垃圾进行相关控制和操作后,垃圾必须进入焚烧炉;一、生活垃圾的性质;生活垃圾的热值、组成和外形尺寸对生活垃圾都有影响;进厂的生活垃圾不是直接送到焚烧炉,而是要送到焚烧炉;停留时间有两层含义:一是生活垃圾在焚烧炉内;垃圾种类不同,在炉内停留时间也不一致;停留时间一般应在80~100秒之间;由于焚烧垃圾通过相关控制和操作后,垃圾进入焚烧炉,必须经过干燥、燃烧和燃烧两个阶段,其中有机物在高温下完全燃烧,产生二氧化碳气体,释放热量。但在实际燃烧过程中,由于焚烧炉内的燃烧条件达不到理想的燃烧效果,导致不完全燃烧。严重者会产生大量的黑烟,从焚烧炉排出的炉渣中还含有有机可燃物。影响垃圾焚烧处理的因素有垃圾性质、垃圾停留时间、温度、湍流度、空气过多系数等。在这些参数中,停留时间、温度和湍流度被称为“3T”元素,是反映焚烧炉运行性能的重要指标。分析了垃圾的特性、停留时间、温度、湍流度和空气过剩系数,为垃圾焚烧炉的运行管理提供了依据。
一、生活垃圾的性质
热值、组成成分和外形尺寸是影响生活垃圾焚烧处理的主要因素。热价值越高,燃烧过程越容易进行,而且更有利于燃烧。固体废物的成分尺寸越小,其单位质量或体积效应越好,其燃烧越完全;反之,其传质和传热效应越差,容易发生不完全燃烧。进厂垃圾在储坑中停留一定时间后,通过自然压缩和部分发酵作用,提高了进厂垃圾的热值,改善了垃圾的焚烧效果,同时也起到了良好的焚烧效果。适当储存,使垃圾得到充分发酵和干燥。
进入工厂的生活垃圾不能直接送到垃圾焚烧炉,而必须经过贮存这一过程。设垃圾贮坑,一是将入厂垃圾进行贮藏,起到调节垃圾量的作用;二是对垃圾进行搅拌、混料、脱水等处理,以调节垃圾性质。此外,进厂垃圾在储坑中停留一定时间,通过自然压缩和部分发酵,可降低其含水率,从而提高进厂垃圾的热值,改善垃圾的焚烧效果。在贮坑中适宜的生活垃圾停留时间为3~5天,温度低、湿度高时可适当延长停留时间。
二、停留。
逗留时间包括两个方面的含义:一是指垃圾在焚烧炉内的逗留时间,这是指垃圾从入炉到焚烧结束,炉渣从炉内排出所需的时间;二是指垃圾焚烧烟气在炉内逗留的时间,这是指垃圾焚烧烟气从生活垃圾排出到二燃室的时间。
在实际运行过程中,垃圾在炉子内的停留时间必须大于理论上需要的烘干、热解和燃烧时间。在燃烧过程中,烟气在炉内的停留时间要保证烟气中的可燃物达到完全燃烧。在其它条件不变的情况下,停留时间越长,焚化效果越好,但停留时间过长会降低焚化处理量,停留时间过短会导致垃圾不完全燃烧。因此,停留时间的长短应该根据具体情况而定。并对不同类型的垃圾在炉内停留时间进行了合理调整,但停留时间并不一致。司炉灶应根据垃圾的干度、种类及焚烧效果,合理调节停留时间,使垃圾稳定燃烧,彻底焚烧。
废物进入锅炉后,先用炉膛热烘干,再用二、三级炉膛燃烧,最后燃烧到四级炉膛。在不同级别的炉排中停留时间过长,会影响垃圾处理量,过短会影响焚烧效果。作者通过多年的生产实践,总结出了以下几点结论:为了使垃圾在炉内得到充分的干燥,第一级炉排的垃圾停留时间应适当控制在100~110秒,第二级炉排和第三级炉排应适当控制在80~100秒,以便使垃圾能完全燃烧,第四级炉排应适当控制在180~200秒。此外,随着季节的变化,垃圾含水量,干燥度,种类的不同,炉排的往复活动停留时间也要加以调整,通常在雨季或低温时,炉排停留时间要适当延长。因此,要使垃圾稳定燃烧,就必须合理调整垃圾在炉内的停留时间。
三、温度
垃圾焚烧炉由于体积较大,其内部温度分布很不均匀,即不同部位的温度不同。焚烧温度一般是指一室一炉(区)垃圾焚烧所能达到的最高温度,通常位于垃圾层燃烧部分的上部,并接近燃烧火焰,其温度在850~1100℃之间。当垃圾的热值越高时,可以达到的焚烧温度越高,对垃圾的焚烧越有利。温度和停留时间是一对相关因素,在高温时适当缩短停留时间,也能保持良好的燃烧效果。
维持炉内温度稳定,尽量提高一次风温。
焚化垃圾所需的一次风通过蒸汽空气加热器和烟气空气加热器进入锅炉。由于一次风的温度越高,垃圾就干得越快,燃烧得越好,所以,保持一次风的温度稳定。此外,炉膛温度与一次风温之间存在着相互影响,随着炉膛温度的升高,垃圾的焚烧效果也随之提高。只要炉膛温度稳定,垃圾就能稳定燃烧,锅炉就能稳定运行,产生稳定的蒸汽和烟气,空气预热器就能正常工作,从而保证一次风温稳定,当炉膛温度较低时及时投油助燃,保证炉膛温度稳定,就能建立起垃圾稳定燃烧的良性循环。
四、紊乱程度
紊流程度是反映垃圾与空气混合程度的一个指标。紊流程度越高,垃圾与空气的混合越好,有机可燃物及时充分地获得燃烧所需的氧气,燃烧反应越彻底。紊流程度的影响因素很多。燃烧一定时,增加空气供给,可以提高湍流度,改善传质传热,有利于燃烧的进行。
五、空气过剩系数
根据可燃组分和化学计量方程,与垃圾燃烧单位质量所需氧气量相当的空气量称为理论空气量。为确保垃圾完全燃烧,通常需要供给比理论空气量所需更多的空气量,也就是实际空气量,其实际空气量与理论空气量之比就是过剩空气系数,也称为过剩空气速率或空气比。垃圾的燃烧状况受过量空气系数的影响,而供给适当的过量空气是有机物完全燃烧的必要条件。增加过多的空气系数,不仅能供给过多的氧气,还能增加炉子的湍流度,有利于燃烧。但是过量空气系数过大会导致炉温下降,对燃烧产生副作用,同时也增加了输送空气和预热所需的能量。真实空气量过低会使垃圾燃烧不完全,进而对环境造成一系列不良后果。
六、合理分配风量,选择适当的过量空气系数。
本厂垃圾焚烧炉焚化所需的空气,是由一次风和二次风供给,一次风布置在炉体下方的同一侧,由八个电动风门控制,二次风布置在炉体正上方的前后拱水冷壁上,共有十二个喷嘴,分别由四个电动风门控制。在此基础上,通过空气动力试验,总结前期焚烧经验,确定一次风与二次风的比值为6∶4,以保证垃圾焚烧效果及烟气中可燃物的充分燃烧分解,同时,一次风配风应符合中段大、中段小的原则,即中段风门开度应调大,中段风门开度应调小,因为二、三级炉排是主燃段,而四级炉排是燃烧段,以满足垃圾炉膛内燃烧所需空气的需要。此外,还可根据锅炉水平烟道内烟气的含氧量进行合理的分配,一般的水平烟道内烟气的含氧量应控制在10~12%之间,所以只有合理的分配风量才能保证垃圾的稳定燃烧。垃圾焚烧炉的炉膛负压保持稳定,应控制在-20~-50Pa范围内。如果炉内负压过小,炉膛容易向外喷灰,不仅会影响环境卫生,而且会危害设备和操作人员的安全;而且负压过小,会增加炉膛漏风,增加引风机耗电量,增加烟气热损失。所以,稳定炉膛负压对保证锅炉的稳定燃烧具有重要意义。
七.合理调整喂料器的停留时间和选择合适的行程
垃圾进入锅炉是通过喂料器往返运动来实现的,故喂料器的运动时间和方式,直接影响进炉的垃圾量,选择合适的喂料器停留时间才能保证均匀地给料。根据经验,喂料器的停留时间为400s左右比较合适。但是应根据不同类型的垃圾进行调整,灵活选择合适的行程也非常重要,若行程太大,一次进入炉膛的垃圾过多,造成炉温波动大,影响焚烧效果;若行程过小,则造成供料不上或缺料。根据经验,喂料器的行程为500mm左右比较合适。
八. 合理调整料层的厚度
不同的垃圾在炉内的厚度也不一致,司炉必须根据垃圾在炉内的焚烧效果,合理调整料层厚度才能使垃圾稳定燃烧。厚度太大,可能导致不完全燃烧和不稳定燃烧,厚度太薄又会减少焚烧炉的处理量。笔者认为第一级炉排料层厚度在0.8~1米之间比较合适,第二、三级炉排料层厚度在0.6~0.8米之间比较合适,第四级,炉排料层厚度在0.2~0.4米之间比较合适。但是不同结构炉排垃圾料层厚度也是不一样的,这要根据不同类型炉排而确定。
九.结论
1.垃圾的焚烧发电可使垃圾的处理达到无害化、减容化、资源化的目的,国内应积极推广,以改变目前单一的垃圾填埋处理方式,实现生活垃圾处理的可持续发展。
2.对国内低热值、水分高、成分复杂且没有经过分捡生活垃圾的焚烧,政府部门应采取相应鼓励的措施,确保生活垃圾焚烧发电行业的健康发展。
3.垃圾焚烧技术在我国应用刚刚开始,在垃圾焚烧技术的推广上,应充分利用国外先进技术及国内已有技术,做到技术先进、投资合理。
综上所述,在生活垃圾的焚烧过程中,应在可能的条件下合理控制相关的各种影响因素,使其综合效应向着有利于生活垃圾完全燃烧的方向发展。但同时应该认识到,这些影响因素不是孤立的,它们之间存在着相互依赖、相互制约的关系,某种因素产生的正效应可能会导致另一种因素的负效应,所以应从综合效应来看待问题。