生活垃圾焚燒發電鍋爐的穩定燃燒控制與調整

   垃圾焚燒發電鍋爐的穩定燃燒控制與調整是運行中的重點和難點。如何實現穩定燃燒提高垃圾燃燒熱效率是垃圾發電產業的研究課題之一。本文以某爐排層燃垃圾焚燒發電鍋爐為例，從垃圾燃料特性、垃圾料層厚度、一次風和二次風等方面闡述垃圾發電鍋爐的穩定燃燒控制與調整，為垃圾焚燒發電鍋爐的優化運行提供參考。

    引言城市生活垃圾焚燒發電具有無害化、資源化和減量化三大優勢，對改善城市衛生環境作用重大，是當今處理城市生活垃圾的一種最優途徑，已成為我國城市生活垃圾處理的最主要方法之一。而目前國內多數垃圾焚燒發電鍋爐熱效率偏低，直接影響到垃圾焚燒發電廠的經濟效益。究其原因，是因為目前我國大部分地區，特別沿海發達城市的生活垃圾具有水分高熱值低的特點，熱值通常在4000~6000kJ/kg左右，且垃圾成份復雜多變，焚燒爐運行各階段垃圾熱值相差較大，導致垃圾焚燒爐燃燒不穩定和熱效率的下降。如某處理量為500t/d垃圾焚燒爐運行過程中垃圾熱值變化波動較大，不但增加了風機負荷，且隨垃圾水分的增加降低了入爐熱量的有效利用率。國內科研單位針對垃圾特點開展了一些相關理論研究，探討了影響垃圾穩定燃燒的一些規律。本文結合實例從垃圾燃料特性、垃圾料層厚度、一次風和二次風等方面探討垃圾發電鍋爐穩定燃燒技術，為鍋爐的安全經濟運行提供了有益的參考。

    垃圾發電鍋爐的燃燒控制與調整實例某生活垃圾燒發電鍋爐，設計主要參數日處理垃圾量500t，主蒸汽流量47t/h，主蒸汽出口壓力6.50MPa，主蒸汽出口溫度450°C。鍋爐為單鍋筒橫置式自然循環水管鍋爐，采用往復式爐排，爐排面積68m2。燃料包括紙、木屑、紡織物、塑料、橡膠、 櫥余、玻璃和金屬等在內的城市生活垃圾。

圖1爐排焚燒爐的垃圾焚燒流程示意圖

焚燒流程示意圖如圖1所示，一次風由爐排下方的空氣室吹入，穿過垃圾層的同時與垃圾發生燃燒反應，垃圾在爐排上的燃燒過程可分為干燥、揮發分析出、揮發分燃燒、焦炭燃燒和燃盡5個階段。二次風由爐排上方的風管吹入，使揮發性氣體和料床 上未燃盡的垃圾燃燒。

料層厚度的調整

垃圾料層厚度調整是垃圾穩定燃燒的關鍵因素之一。料層厚度過大，會導致不完全燃燒和不穩定燃燒。料層厚度太小，會減少焚燒爐的處理量和影響鍋爐負荷。由于垃圾水份變化會造成垃圾熱值變化，故需對爐排速度和垃圾料層厚度進行相應的調整。爐排運行速度與料層厚度關系為

L×V×H×ρ= C

式中：L——爐排寬度/m;

V——爐排運行速度/m˙h-1 ;

H——爐排料層厚度/m;

ρ——垃圾堆積密度/kg˙m-3 ;

C——垃圾處理量/kg˙h-1。

表1為垃圾特性參數，表2為3種處理方案下的燃燒參數。

表2 3種方案下的垃圾燃燒參數

從3種處理方案得知，當垃圾水份含量較高熱值較低時，如垃圾熱值4800kJ/kg時，在垃圾較薄料層厚度0.45m，較低爐排運行速度7m/h情況下，雖有利于垃圾的燃燒，但日處理量304t/d和爐排總熱負荷3256kJ/h將不滿足要求。因此處理水份較高的垃圾，可通過提高一次風溫，適當增加垃圾堆層厚度，從而提高日處理量和總熱負荷。對含水量較低熱值較高的垃圾，由于垃圾干燥階段時間較短，料層較厚和爐排運動速度較快時，日處理量和總熱負荷可滿足要求，此時只需考慮適當提高風壓。因此，為保證垃圾日處理量要求和鍋爐熱負荷，應根據垃圾水份變化，及時調節爐排的速度、料層厚度和一次風溫確保垃圾的穩定焚燒，爐排面上的垃圾層厚度控制在400 ~700 mm之間，火床長度控制在爐排長度的6/10~7/10處，從而調節垃圾的燃盡率。燃燒正常時，爐排上的火焰呈旺盛均勻的狀態，火床平齊。

一、二次風和爐膜出口溫度的調整

一次風各風室的配風比例對料層燃燒火床長度影響極大，在運行中，通過測量爐膜氧含量百分比濃度、一氧化碳含量百分比濃度、爐內溫度和觀察火焰顏色及爐排面上垃圾的燃燒情況來調整總一次風和爐排下各風室的流量和壓力。控制一次風量為總配風量的70% ~80%，且使一次風的總壓力調節為3.8 kPa以上。爐排下各風室的壓力和流量見表3。

表3 一次風風室比例及風壓

一次風風溫控制可調整爐溫和垃圾的燃盡率。 提高一次風風溫，爐溫升高，對水份較高和較厚垃圾料層利于干燥和燃盡;但一次風風溫過高，容易造成爐溫過高影響爐排壽命。因此，一次風溫應根據爐排上垃圾水份和燃燒狀況靈活調節，燃燒區間后移可適當增加一次風量強化燃燒速度，促使燃燒位置前移保證垃圾燃盡;當燃燒區間前移或主燃燒區料層變薄缺料時，應主動減少一次風量減緩燃燒速度，促使料層厚度增加，避免燃燒脫節。一次風溫度調整在150 -260℃，進而調整爐溫和垃圾的燃盡率。二次風設計為常溫，可通過調整二次風的進口閥門調整二次風壓和風量。二次風的風量調整通過觀察二次風噴嘴附近火焰的顏色、測量爐膜上部的溫度和測量爐內一氧化碳含量百分比濃度確定。二次風量調整為總配風量的20%~30% ，在運行中保持二次風的風壓為0.55kPa水柱。

爐膜出口溫度盡可能使之保持恒定(900 ~ 950°C)。通過調節一次風量和溫度、二次風量和改變蒸汽流量設定值來調節爐膜出口溫度。減少一次風量、提高一次風風溫、減少二次風量及提高蒸汽流量設定值可提高爐膜出口溫度;相反，增加一次風量、降低一次風溫、增加二次風量及降低蒸汽流量設定值可降低爐膜出口溫度。在調節過程中，要監視爐膜負壓，監視爐內氧含量百分比濃度，并做相對的調整。

    結論垃圾焚燒爐穩定燃燒的控制與調整是垃圾焚燒發電廠安全、經濟和平穩運行的關鍵。本文結合從垃圾燃料特性、垃圾料層厚度、一次風和二次風等方面探討垃圾發電鍋爐穩定燃燒控制與調整，可為垃圾焚燒發電鍋爐的運行提供參考借鑒，從而提高垃圾燃燒熱效率。