生活垃圾焚烧机理和控制要素
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作者: 郑世忠
[摘要] 论述了福州市红庙岭垃圾焚烧发电厂工程运行情况、生活垃圾焚烧机理和各个控制要素。
[关键词] 生活垃圾 焚烧机理 控制要素
1 前言
福州市政府决定建设福州市红庙岭垃圾焚烧发电厂，采用特许经营权BOT方式，通过公开招标组建了项目法人。2005年4月，福建省发改委作出了《关于福州市红庙岭垃圾焚烧发电厂工程项目申请报告的批复》（闽发改投资[2005]325号）。
红庙岭垃圾焚烧发电厂设计规模每年处理城市生活垃圾39.6万吨，日平均处理规模为1200t。生活垃圾由福州市城市执法局委托环卫部门提供并运送至福州市红庙岭垃圾焚烧发电厂。建设场地位于福州市北郊红庙岭垃圾填埋场征地范围内，占地约52500m2。拟建场地西边是红庙岭垃圾填埋一期库区，北边是福州市红庙岭污水处理厂。平整后场地绝对标高483m。
红庙岭垃圾焚烧发电厂采用机械炉排焚烧炉，按两炉配置，处理能力2×600t/d，发电机装机容量为2×12000KW，工程总投资3.2亿元。焚烧发电厂劳动定员80人。
红庙岭垃圾焚烧发电厂于2007年9月投入使用。该项目的建设，不但可以延长红庙岭垃圾填埋场的使用年限，节约宝贵的土地资源，改善采用填埋处理方式带来的环境影响；同时焚烧垃圾产生热能发电，增加了福州市电力供应，使生活垃圾处理达到资源化。
2 焚烧过程机理
生活垃圾的燃烧过程，本质上是质量传递、热传递，动量传递、化学反应、结构变化等物理化学反应综合在一起的一个复杂的过程。从固体燃料燃烧理论的角度分析，作为定性的燃烧阶段划分，废物的燃烧过程可以分为预热、水分蒸发、升温，挥发份析出，着火和固定碳燃烧,燃尽等过程。伴随着这些过程的开始、发展、结束和交替，垃圾先吸取热量，温度上升，失去水分，局部分解析出可燃成分，然后着火燃烧，放出热量，直到燃尽冷却。废物本身的质量也随着这些过程逐步减少，直到残留灰渣。
3 垃圾焚烧的控制要素
垃圾焚烧的影响因素主要有停留时间、燃烧温度、湍流度和过量空气系数。其中停留时间、燃烧温度、湍流度。
3.1 停留时间
停留时间有两个方面的含义：其一是垃圾在焚烧炉内的停留时间，它是指垃圾从进炉开始到焚烧结束直至炉渣从炉中排出所需的时间，它影响到焚烧残渣的热灼减率和焚烧去除率；其二是垃圾焚烧烟气在炉中的停留时间，它是指垃圾焚烧产生的烟气在炉中所需时间，它影响到燃烧效率、焚烧去除率和二恶英分解率。
垃圾在焚烧炉内的停留时间越长，它与空气接触越充分，垃圾燃烧越完全，二恶英分解越彻底，焚烧炉的体积也就越大，这将受到设备投资条件的制约。所以，停留时间的长短应视具体情况来定，要综合考虑燃烧效果和设备造价两方面因素。
3.2 温度
垃圾焚烧过程焚烧炉内的温度分布是不均匀的，这里的温度指的是垃圾焚烧所能达到的最高温度。垃圾焚烧过程要求控制适宜的燃烧温度。燃烧温度愈高，燃烧反应速度愈快，越有利于垃圾的焚烧。但过高的燃烧温度会加快焚烧炉内壁和炉内机械结构的腐蚀速度，会使灰渣熔结，影响炉壁的使用寿命及炉内机械的运行，还会促进氮氧化物的生成。所以燃烧温度不宜过高。燃烧温度过低，会使垃圾燃烧不完全。从二恶英分解的角度出发，燃烧温度不宜低于850℃。
3.3 湍流度
湍流度是表征垃圾和空气混合程度的指标。湍流度越大，垃圾与空气的混合程度越好，有机可燃物能及时获取燃烧所需的充分氧气，燃烧反应越完全，同时足够的湍流度也有利于消解燃烧产生的二恶英等有害成分。一般采用再炉膛侧壁送入二次风的方法提高湍流度，促进垃圾的完全燃烧。
3.4 过量空气量
垃圾焚烧过程要求控制适当的过量空气量。理论上和和实践结果都说明，只有当燃烧室处于少量过量空气条件下，焚烧热效率才能较高。一般情况下，氧气量愈大，燃烧的速度就愈快。为了使垃圾能够更好的燃烧，燃烧层内必须有足够的空气径流，垃圾与空气的湍流混合度越高，则燃烧层越容易保持足够的氧气量，使燃烧速度加快。而燃烧室内的高湍流环境，是靠燃料空气的搅动来达到的，一定限度的过剩空气量，将有利于保持这种湍流，并使燃烧室内有较高的氧气量。但过量的空气鼓入，会加剧燃烧热损失，降低燃烧温度，延缓反应速度，因此应控制适当的过剩空气量。在具体的垃圾焚烧过程中，需要根据垃圾性质和焚烧炉炉型等因素来确定过剩空气量。
4 小结
城市生活垃圾焚烧处理技术在发达国家已相当成熟，而在我国尚处于起步阶段。生活垃圾焚烧的影响因素主要包括停留时间、燃烧温度、湍流度和过量空气系数。鉴于我国城市生活垃圾的特点是水分含量高，且垃圾组分和热值波动大，生活焚烧机理还有待进一步研究，以从而真正实现城市生活垃圾处理的资源化、减量化和无害化。
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