生活垃圾炉排炉焚烧系统研究

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　　摘 要：目前多采用焚烧处理来解决生活垃圾，而炉排炉焚烧系统的设计是其中的关键部分。基于此本文首选对生活垃圾炉排炉焚烧系统的技术原理、技术关键以及工艺流程进行阐述，然后结合南安市生活垃圾焚烧发电厂对生活垃圾炉排炉焚烧系统进行分析，以期为生活垃圾炉排炉焚烧系统的发展与应用贡献力量。
　　关键词：生活垃圾;炉排炉焚烧;技术研究;效益分析
　　中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0007-02
　　0 引言
　　现今，我国多采用焚烧形式对生活垃圾进行处理，其中，焚烧处理技术的常用炉型包括炉排型焚烧炉、流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉和热解气化焚烧炉等，其中回转窑炉与热解气化焚烧炉一次焚烧垃圾的容量较小，较难满足我国大型城市对垃圾焚烧厂的需求，故在较多的大型城市中通常建设的为炉排型焚烧炉和流化床焚烧炉。总体而言，炉排焚烧技术的工艺发展更加成熟、使用范围更加广泛，因为该垃圾焚烧技术对垃圾的种类以及成分要求较低，故在焚烧时前期处理较为简单，垃圾入炉时操作人员不需对垃圾进行二次分类，尤其是对于我国生活垃圾来说，由于垃圾中的水分含量较多，故使用该项焚烧技术能够较好的满足城市的实际需求，但因为垃圾成分含量复杂，进行焚烧时焚烧系统的工作效率也容易受到各种因素的影响，因此就有必要对生活垃圾炉排炉焚烧系统进行深入研究，以期更好的发挥垃圾焚烧系统作用。
　　1 技术原理
　　垃圾在进行焚烧时通常首先通过焚烧系统内部的料斗将待焚烧垃圾送入焚烧炉内，料斗经推料器作用后将垃圾置于系统炉排，最终垃圾在焚烧系统的燃烧室内燃烧，垃圾经燃烧后产生的炉渣由出渣机推入渣坑，由于垃圾经焚烧后会产生具有各种有害物质，故经焚烧后的烟气会通过辐射受热面进行烟气净化设施，经净化处理后排出。一般而言，焚烧炉排炉的主要组成部分包括干燥段炉排、燃烧段炉排、燃尽段炉排、机架，其中，干燥段炉排、燃烧段炉排、燃尽段炉排均为两组炉排单元，每一单元内又包括主轴、后墙板、各班等炉排，炉排有两组边模块，且每组边模块又借助侧墙护板固定在机架上，每一组边模块中至少有一组为中间模块，在模块下方设计有风室，且风室的下端有一进风口，进风口和供风系统相连，供风系统由干燥段供风系统、燃烧段供风系统、燃尽段供风系统，生活垃圾焚烧炉排炉通常使用三段式水平推动，该种形式可以有效地确保垃圾在燃烧内搅拌均匀、然手充分，此外，为实现对垃圾焚烧持续时间间隔的控制，也可使用一次风供应系统和二次风供应系统。
　　2 技术关键
　　在生活垃圾炉排炉焚烧系统内每一行排片均使用的为左右侧搭接设计，该设计形式可以最大限度的降低炉渣的热灼减率，增加炉排使用寿命;在该垃圾炉排炉焚烧系统中使用自动燃烧控制系统，使得垃圾燃烧的燃烧效率较高;使用一、二次风预热方式能够更好的实现垃圾的充分燃烧，并从源头上对垃圾燃烧后产生的烟气中的有害物质进行控制;因为生活垃圾炉排炉焚烧系统使用的为单元模块化炉排结构形式，故燃烧系统的互换性较好易于扩展，能够显著提升炉排炉焚烧系统的设计效率于工厂的制造速度。
　　3 实际应用
　　3.1 工程概况
　　南安市生活垃圾焚烧发电厂为省、市重点项目工程，是南安市的重要市政设施，项目采用BOT市场运作模式，运营商为南安市圣元环保电力有限公司。项目地处南安市柳城街道办事处杏莲工业区美岭头，服务范围为南安市区及各个乡镇，服务人口约170万。项目设计总规划为日处理垃圾1300吨，分三期建设，一、二期工程设计规模为日处理垃圾600吨;三期工程设计规模为日处理垃圾700吨，并配套日处理200吨的渗滤液处理站。该项目总占地面积约为97亩，一二期用地面积约为57亩，三期用地面积约为40亩。一二期项目总投资额2.15亿元，采用二炉二机的配置，即分别配置了二台300吨/日垃圾焚烧炉及二台装机容量为7500千瓦的汽轮发电机组。其中一期工程于2007年4月份开始建设，2009年6月份完工并投入运行，项目投资为1.37亿元;二期项目2010年7月开工建设，2011年5月份投入运行，项目投资为0.78亿元;三期工程采用一炉一机的配置，即配置了一台700吨/日垃圾焚烧炉及一台装机容量为15000千瓦的汽轮发电机组，于2015年4月开工建设，2016年7月份实现锅炉与一二期并汽试运，2017年6月份汽輪发电机组完成调试、并网，项目投资约2.5亿元，三期工程投运后，南安市生活垃圾焚烧发电厂年上网电量可达约1.4亿千瓦时。
　　3.2 垃圾成分
　　经过对冬季与夏季混合垃圾成分的分析检测，垃圾物理成分平均含量见表1。
　　有统计资料得出该地区冬季生活垃圾圾湿基低位热值大约为3512kJ/kg，夏季生活圾圾湿基低位热值大约为6239kJ/kg，一般而言生活垃圾含水率降低1%则热值要增加155-175kJ/kg，由于垃圾进入焚烧厂后需堆积七天以上，可滤除约20%渗沥液，本垃圾焚烧发电厂低位热值高于6500kJ/kg。
　　3.3 工艺设计
　　3.3.1 焚烧、烟气处理工艺
　　南安市垃圾焚烧发电厂采用的生活垃圾焚烧炉、烟气处理装置为技术成熟、安全可靠、性能稳定的国内先进设备。其中二段式垃圾焚烧炉排锅炉，采取逆推和顺推相结合的方式，非常适应我国高水分、低热值、不分拣的生活垃圾特性。垃圾储坑为封闭的负压空间，负压压力符合设计要求，装配有一台负压力变送器并连接到中控室DCS系统进行监控，负压在-50Pa左右，焚烧炉一次风风机的进风口安装于垃圾储坑上空，坑内垃圾散发的臭气经一次风机送进焚烧炉内和垃圾一起燃烧分解，从而有效地消除异味。在锅炉炉膛一烟道中部设置有SNCR选择性非催化还原脱硝装置，烟气净化处理采用半干法消石灰反应塔、喷射活性炭吸附、布袋除尘相结合的工艺，除尘效率达99.8%，各排放指标均能达到国家（GB18485-2014）标准。垃圾运输车通过垃圾车专用通道经过电子汽车衡称重后，进入卸料大厅倒入垃圾储坑，然后用爪式液压抓斗将垃圾进行移走堆放、发酵，垃圾坑产生的渗滤液通过廊道水沟流入渗滤液收集池，再用使用压缩空气为动力介质的气动隔膜泵输送到渗滤液处理站处理，渗滤液产生的有毒有害气体全部通过一次风机抽到锅炉炉膛内进行焚烧分解，发酵后的垃圾投入焚烧炉料斗及料槽，料槽起到了气封作用，并将垃圾推送到焚烧炉膛内，垃圾的干燥、燃烧、燃尽及冷却的一系列过程都在炉排及出渣机上完成。垃圾燃尽后剩下的炉渣进行综合利用。焚烧过程中烟气的热能被余热锅炉转换成蒸汽用于发电，焚烧后的烟气采用半干法消石灰反应塔、喷射活性炭粉末吸附仓、布袋除尘相结合的工艺除去有害气体和粉尘后经引风机抽出，由烟囱排入大气，除尘器布袋拦截下来的飞灰与石灰、活性炭等混合物由输灰装置排入飞灰储存仓内，通过制砖机完成飞灰的稳定与固化，最终送至飞灰固化填埋场填埋处置。 　　本项目焚烧工艺实行全过程的计算机自动化控制，通过传感器测量出燃烧参数如空气量、温度及各部分烟气温度等参数，计算机将传感器采集的数据经过处理，通过控制炉排移动的速度、移动频率、料层厚度、一、二次风量配比和一次风机、引风机变频电机来控制燃烧过程、炉膛负压和各监控点烟气温度等。
　　3.3.2 环保设施工艺
　　南安市垃圾焚烧发电厂高度重视环境保护事业，本着对社会负责、对员工关爱的态度，严格把好三废（废气、废水、废渣）处理关，严格执行国家有关标准，实现达标排放。其中，烟气采用炉内脱硝（SNCR）+半干法综合反应塔﹢活性炭吸附﹢布袋除尘器处理工艺，污染物排放执行国家《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014），并安装有尾气在线监测设备，在完成调试、比对和专项验收后，由环保局委托有资质的第三方进行运维，与省环保平台、国发平台信息中心联网，实时上传在线监测数据;垃圾渗滤液处理站设计规模为日处理垃圾渗滤液200吨，处理工艺采用“UASB+二段AO生化+MBR膜+納滤”，尾水安装有超声波流量计、COD、TP、氨氮等指标的在线监测装置，与环保局联网，实时上传数据，并委托第三方对在线监测装置运维。垃圾渗滤液经过处理站处理后纳入城市污水污水管网，进入南安市污水处理厂再处理。同时，为有效解决渗滤液站臭气问题，对除臭系统进行升级改造，且增加一套臭气收集至三期垃圾储坑的管道系统，目前运行效果良好，并有一套3串联渗滤液站光氧除臭系统做为备用;固体废弃物以炉渣和飞灰为主，飞灰采取加水泥与螯合剂混合做成固化块，配套建设一座专用飞灰固化填埋场进行无害化填埋处理，（飞灰委托泉州宇清环保有限公司负责运维）。炉渣采用承包给具备处理资质的外协单位（南安市绿电新型建材有限公司），由承包者负责将炉渣经过回收金属后作为水泥厂的原材料进行资源化综合利用。
　　3.4 效益分析
　　南安市垃圾焚烧发电厂在生产运行中严格执行《福建省焚烧垃圾处理厂运行维护、监测监管及考核评价标准》（DBJ13-93-2015），严格要求、规范运行。2009年6月机组投入运行以来，经过机组磨合和不断摸索，通过对生产设备的精心维护、运行水平不断提高，生产运营逐渐步入正轨，生产各主要指标逐渐趋于经济、合理，同时也逐步体现出了环保企业的巨大作用。2018年共处理进厂生活垃圾53.34万吨，平均1461.37吨/天，共完成发电1.70亿千瓦时，完成上网电量1.40亿千瓦时。相当于节省了5.6万吨标煤，减排14万吨的二氧化碳和4200吨的二氧化硫，为南安市的城市卫生、节能减排和环境保护作出应有的贡献，真正实现了生活垃圾处理无害化、减量化、资源化。
　　4 结语
　　垃圾焚烧发电具有占地面积小、资源化利用率高、减量化效果明显，同时也减少了采用填埋方式对地下水和填埋场周边环境的大气污染等生态环境问题，在国家政策的支持下，焚烧减量发电已成为处理生活垃圾的主要方式，中国的垃圾处理行业迎来一个黄金发展时期，相信在不久的将来垃圾焚烧发电将成为垃圾处理的主要方式。
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