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關注 | 垃圾焚燒爐爐排的運行原理

  • 發布時間:2020-04-08
  • 來源:電力狗社區
  • 閱讀量:349

   
    垃圾通過相關的控制和操作后,垃圾進入焚燒爐,在實際的燃燒過程中,由于焚燒爐內的燃燒條件不可能達到理想效果,致使燃燒不完全。嚴重的情況下將會產生大量的黑煙,并且從焚燒爐排出的爐渣中還含有有機可燃物。生活垃圾焚燒的影響因素包括:生活垃圾的性質、停留時間、溫度、湍流度、空氣過量系數及其他因素。其中,停留時間、溫度及湍流度稱為“3T”要素,是反映焚燒爐運行性能的主要指標。針對垃圾的性質、停留時間、溫度、湍流度和過量空氣系數進行分析,并用于指導垃圾焚燒爐運行管理和操作。
    來源:電力狗社區


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    1生活垃圾的性質

    生活垃圾的熱值、組成成分及外形尺寸是影響生活垃圾焚燒的主要因素。熱值越高,燃燒過程越易進行,焚燒效果也就越好。生活垃圾組成成分的尺寸越小,單位質量或體積生活垃圾效果越好,燃燒越完全;反之,傳質及傳熱效果較差,易發生不完全燃燒。進廠垃圾在貯坑內停留一定的時間,通過自然壓縮及部分發酵作用,以提高進爐垃圾的熱值,改善垃圾的焚燒效果,同時亦是垃圾焚燒好壞的關鍵所在。合理貯存讓垃圾充分發酵和干燥。
    進廠生活垃圾并不是直接送入垃圾焚燒爐,而是必須經過貯存這一道工序。設置垃圾貯坑,一是貯存進廠垃圾,起到對垃圾數量的調節作用;二是對垃圾進行攪拌、混合、脫水等處理,起到對垃圾性質的調節作用。另外,進廠垃圾在貯坑內停留一定的時間,通過自然壓縮及部分發酵作用,可以減低垃圾的含水量,以提高進爐垃圾的熱值,改善垃圾的焚燒效果。生活垃圾在貯坑內停留時間為3~5天較為合適,氣溫低和濕度大的可以適當延長停留時間。

    2停留時間

    停留時間有兩方面的含義:一是生活垃圾在焚燒爐內的停留時間,它是指生活垃圾從進爐開始到焚燒結束,爐渣從爐中排出所需的時間;二是生活垃圾焚燒煙氣在爐中的停留時間,它是指生活垃圾焚燒產生的煙氣從生活垃圾中逸出到排出二燃室所需的時間。
    實際操作過程中,生活垃圾在爐中的停留時間必須大于理論上干燥、熱分解及燃燒所需的總時間。同時,焚燒煙氣在爐中的停留時間應保證煙氣中氣態可燃物達到完全燃燒。當其他條件保持不變時,停留時間越長,焚燒效果越好,但停留時間過長會使焚燒爐的處理量減少,停留時間過短會引起垃圾燃燒不完全。所以,停留時間的長短應由具體情況來定。合理調整垃圾在爐內的停留時間垃圾種類的不同,在爐內的停留時間也不一致。司爐必須根據垃圾的干燥程度、種類和焚燒效果,合理調整停留時間才能讓垃圾穩定燃燒和徹底焚燒。


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    垃圾進入鍋爐后首先利用爐膛熱量在第一級爐排上干燥,然后在第二、三級爐排上焚燒,最后在四級爐排上燃盡。各級爐排的停留時間太長影響垃圾處理量,太短又影響垃圾焚燒效果。經過筆者一年多生產經驗的總結,得出結果:為了讓垃圾在爐內得到充分干燥,垃圾在第一級爐排上的停留時間應在100~110秒之間比較合適,為了讓垃圾在爐內充分焚燒,第二、三級爐排停留時間一般應在80~100秒之間比較合適,為使垃圾完全燒透,第四級爐排的停留時間應在180~200秒之間比較合適。另外,隨著季節的變化、垃圾含水量、干燥程度、種類的不同,爐排的往復動作停留時間必須進行調整,通常在雨季和氣溫較低時,爐排停留的時間需適當增加??傊?,合理調整垃圾在爐內的停留時間才能使垃圾穩定燃燒。


    3溫度

    由于焚燒爐的體積較大,爐內的溫度分布是不均勻的,即爐內不同部位的溫度不同。這里所說的焚燒溫度是指一燃室(燃燒區)垃圾焚燒所能達到的溫度,一般來說位于燃燒段垃圾層上方并靠近燃燒火焰的區域內的溫度,可達850~1100℃。生活垃圾的熱值越高,可達到的焚燒溫度越高,則越有利于生活垃圾的焚燒。同時,溫度與停留時間是一對相關因子,在較高的溫度下適當縮短停留時間,亦可維持較好的焚燒效果。

    保持爐膛溫度穩定和盡可能提高一次風的風溫

    垃圾焚燒所需的一次風是經過蒸汽空氣加熱器和煙氣空氣加熱器后才進入鍋爐的。因為一次風的溫度越高,垃圾干燥越快,燃燒就越好,因此,要保持一次風的溫度穩定。另外,爐膛溫度和一次風的溫度是互相影響的,爐膛溫度越高,垃圾焚燒效果越好,一次溫度也就越高。只有爐膛溫度穩定,才能保證垃圾穩定燃燒和鍋爐穩定運行,產生穩定的蒸汽和煙氣,保證空氣預熱器正常工作,從而保證一次風的溫度穩定,當爐膛溫度較低時要及時投油助燃,保證爐膛溫度穩定,才能建立良性循環,保證垃圾穩定燃燒。


    4湍流度

    湍流度是表征生活垃圾和空氣混合程度的指標。湍流度越大,生活垃圾和空氣的混合程度越好,有機可燃物能及時充分獲取燃燒所需的氧氣,燃燒反應越完全。湍流度受多種因素影響。當焚燒一定時,加大空氣供給量,可提高湍流度,改善傳質與傳熱效果,有利于焚燒。


    5過量空氣系數

    按照可燃成分和化學計量方程,與燃燒單位質量垃圾所需氧氣量相當的空氣量稱為理論空氣量。為了保證垃圾燃燒完全,通常要供給比理論空氣量所需的更多的空氣量,即實際空氣量,實際空氣量與理論空氣量之比值為過量空氣系數,亦稱過量空氣率或空氣比。過量空氣系數對垃圾燃燒狀況影響很大,供給適當的過量空氣是有機物完全燃燒的必要條件。增大過量空氣系數,不但可以提供過量的氧氣,而且可以增加爐內的湍流度,有利于焚燒。但過大的過量空氣系數可能使爐內的溫度降低,給焚燒帶來副作用,而且還會增加輸送空氣及預熱所需的能量。實際空氣量過低將使垃圾燃燒不完全,繼而給焚燒帶來一系列的不良后果。


    6合理配風,選擇合適的過量空氣系數

    垃圾焚燒爐焚燒時所需空氣由一次風和二次風供給,一次風布置在爐排下方的同一側,共由八個電動風門控制,二次風布置在爐膛、正上方的前、后拱水冷壁上,共有十二個噴嘴,分別由四個電動風門控制。通過空氣動力場試驗和總結前階段的焚燒經驗,一次風和二次風的比例應為6∶4比較合適,這樣才能保證垃圾焚燒效果和煙氣中可燃物充分燃燒分解,同時一次風配風應滿足中間大兩頭小的原則,既是中間風門的開度應該調大,兩頭風門的開度應該調小,因為二、三級爐爐排是主燃區,四級爐排是燃盡區,這樣才能滿足垃圾爐爐膛內燃燒所需的空氣。另外,還可以根據鍋爐水平煙道煙氣含氧量來進行合理配風,一般水平煙道中煙氣含氧量應控制在10~12%之間比較合適,故只有合理配風才能保證垃圾穩定燃燒。保持穩定的爐膛負壓垃圾焚燒爐爐膛負壓應控制在-20~-50Pa之間。若爐膛負壓太小,爐膛容易向外噴塵,既影響環境衛生,又可能危及設備和操作人員的安全;且負壓太小,爐膛漏風量增大,增大了引風機電耗和煙氣熱量損失。因此,穩定爐膛負壓對保證鍋爐穩定燃燒有著十分重要的意義。


    7合理調整喂料器的停留時間和選擇合適的行程

    垃圾進入鍋爐是通過喂料器往返運動來實現的,故喂料器的運動時間和方式,直接影響進爐的垃圾量,選擇合適的喂料器停留時間才能保證均勻地給料。根據經驗,喂料器的停留時間為400s左右比較合適。但是應根據不同類型的垃圾進行調整,靈活選擇合適的行程也非常重要,若行程太大,一次進入爐膛的垃圾過多,造成爐溫波動大,影響焚燒效果;若行程過小,則造成供料不上或缺料。根據經驗,喂料器的行程為500mm左右比較合適。


    8合理調整料層的厚度

    不同的垃圾在爐內的厚度也不一致,司爐必須根據垃圾在爐內的焚燒效果,合理調整料層厚度才能使垃圾穩定燃燒。厚度太大,可能導致不完全燃燒和不穩定燃燒,厚度太薄又會減少焚燒爐的處理量。筆者認為第一級爐排料層厚度在0.8~1米之間比較合適,第二、三級爐排料層厚度在0.6~0.8米之間比較合適,第四級,爐排料層厚度在0.2~0.4米之間比較合適。但是不同結構爐排垃圾料層厚度也是不一樣的,這要根據不同類型爐排而確定。


    9結論

    1.垃圾的焚燒發電可使垃圾的處理達到無害化、減容化、資源化的目的,國內應積極推廣,以改變目前單一的垃圾填埋處理方式,實現生活垃圾處理的可持續發展。
    2.對國內低熱值、水分高、成分復雜且沒有經過分撿生活垃圾的焚燒,政府部門應采取相應鼓勵的措施,確保生活垃圾焚燒發電行業的健康發展。
    3.垃圾焚燒技術在我國應用剛剛開始,在垃圾焚燒技術的推廣上,應充分利用國外先進技術及國內已有技術,做到技術先進、投資合理。
    綜上所述,在生活垃圾的焚燒過程中,應在可能的條件下合理控制相關的各種影響因素,使其綜合效應向著有利于生活垃圾完全燃燒的方向發展。但同時應該認識到,這些影響因素不是孤立的,它們之間存在著相互依賴、相互制約的關系,某種因素產生的正效應可能會導致另一種因素的負效應,所以應從綜合效應來看待問題。

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