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垃圾焚燒爐原理

垃圾通過相關(guān)的控制和操作后，垃圾進(jìn)入焚燒爐，必須經(jīng)過干燥、燃燒和燃燼三個(gè)階段，其中的有機(jī)物在高溫下完全燃燒，生成二氧化碳?xì)怏w，釋放熱量。但是，在實(shí)際的燃燒過程中，由于焚燒爐內(nèi)的燃燒條件不可能達(dá)到理想效果，致使燃燒不完全。嚴(yán)重的情況下將會(huì)產(chǎn)生大量的黑煙，并且從焚燒爐排出的爐渣中還含有有機(jī)可燃物。生活垃圾焚燒的影響因素包括：生活垃圾的性質(zhì)、停留時(shí)間、溫度、湍流度、空氣過量系數(shù)及其他因素。其中，停留時(shí)間、溫度及湍流度稱為“3T”要素，是反映焚燒爐運(yùn)行性能的主要指標(biāo)。針對(duì)垃圾的性質(zhì)、停留時(shí)間、溫度、湍流度和過量空氣系數(shù)進(jìn)行分析，并用于指導(dǎo)垃圾焚燒爐運(yùn)行管理和操作。

一．生活垃圾的性質(zhì)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(jìn)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(zhì)量或體積生活垃圾效果越好，燃燒越完全；反之，傳質(zhì)及傳熱效果較差，易發(fā)生不完全燃燒。進(jìn)廠垃圾在貯坑內(nèi)停留一定的時(shí)間，通過自然壓縮及部分發(fā)酵作用，以提高進(jìn)爐垃圾的熱值，改善垃圾的焚燒效果，同時(shí)亦是垃圾焚燒好壞的關(guān)鍵所在。合理貯存讓垃圾充分發(fā)酵和干燥進(jìn)廠生活垃圾并不是直接送入垃圾焚燒爐，而是必須經(jīng)過貯存這一道工序。設(shè)置垃圾貯坑，一是貯存進(jìn)廠垃圾，起到對(duì)垃圾數(shù)量的調(diào)節(jié)作用；二是對(duì)垃圾進(jìn)行攪拌、混合、脫水等處理，起到對(duì)垃圾性質(zhì)的調(diào)節(jié)作用。另外，進(jìn)廠垃圾在貯坑內(nèi)停留一定的時(shí)間，通過自然壓縮及部分發(fā)酵作用，可以減低垃圾的含水量，以提高進(jìn)爐垃圾的熱值，改善垃圾的焚燒效果。生活垃圾在貯坑內(nèi)停留時(shí)間為3～5天較為合適，氣溫低和濕度大的可以適當(dāng)延長停留時(shí)間。

二．停留時(shí)間

停留時(shí)間有兩方面的含義：一是生活垃圾在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間，它是指生活垃圾從進(jìn)爐開始到焚燒結(jié)束，爐渣從爐中排出所需的時(shí)間；二是生活垃圾焚燒煙氣在爐中的停留時(shí)間，它是指生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣從生活垃圾中逸出到排出二燃室所需的時(shí)間。實(shí)際操作過程中，生活垃圾在爐中的停留時(shí)間必須大于理論上干燥、熱分解及燃燒所需的總時(shí)間。同時(shí)，焚燒煙氣在爐中的停留時(shí)間應(yīng)保證煙氣中氣態(tài)可燃物達(dá)到完全燃燒。當(dāng)其他條件保持不變時(shí)，停留時(shí)間越長，焚燒效果越好，但停留時(shí)間過長會(huì)使焚燒爐的處理量減少，停留時(shí)間過短會(huì)引起垃圾燃燒不完全。所以，停留時(shí)間的長短應(yīng)由具體情況來定。合理調(diào)整垃圾在爐內(nèi)的停留時(shí)間垃圾種類的不同，在爐內(nèi)的停留時(shí)間也不一致。司爐必須根據(jù)垃圾的干燥程度、種類和焚燒效果，合理調(diào)整停留時(shí)間才能讓垃圾穩(wěn)定燃燒。垃圾進(jìn)入鍋爐后首先利用爐膛熱量在爐排上干燥，然后在爐排上焚燒，在四級(jí)爐排上燃盡。各級(jí)爐排的停留時(shí)間太長影響垃圾處理量，太短又影響垃圾焚燒效果。經(jīng)過筆者一年多生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，得出結(jié)果：為了讓垃圾在爐內(nèi)得到充分干燥，垃圾在爐排上的停留時(shí)間應(yīng)在100～110秒之間比較合適，為了讓垃圾在爐內(nèi)充分焚燒，爐排停留時(shí)間一般應(yīng)在80～100秒之間比較合適，為使垃圾完全燒透，第四級(jí)爐排的停留時(shí)間應(yīng)在180～200秒之間比較合適。另外，隨著季節(jié)的變化、垃圾含水量、干燥程度、種類的不同，爐排的往復(fù)動(dòng)作停留時(shí)間必須進(jìn)行調(diào)整，通常在雨季和氣溫較低時(shí)，爐排停留的時(shí)間需適當(dāng)增加?？傊侠碚{(diào)整垃圾在爐內(nèi)的停留時(shí)間才能使垃圾穩(wěn)定燃燒。?

三．溫度?

由于焚燒爐的體積較大，爐內(nèi)的溫度分布是不均勻的，即爐內(nèi)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(qū))垃圾焚燒所能達(dá)到的較高溫度，一般來說位于燃燒段垃圾層上方并靠近燃燒火焰的區(qū)域內(nèi)的溫度較高，可達(dá)850～1100℃。生活垃圾的熱值越高，可達(dá)到的焚燒溫度越高，則越有利于生活垃圾的焚燒。同時(shí)，溫度與停留時(shí)間是一對(duì)相關(guān)因子，在較高的溫度下適當(dāng)縮短停留時(shí)間，亦可維持較好的焚燒效果。?

保持爐膛溫度穩(wěn)定和盡可能提高一次風(fēng)的風(fēng)溫?

垃圾焚燒所需的一次風(fēng)是經(jīng)過蒸汽空氣加熱器和煙氣空氣加熱器后才進(jìn)入鍋爐的。因?yàn)橐淮物L(fēng)的溫度越高，垃圾干燥越快，燃燒就越好，因此，要保持一次風(fēng)的溫度穩(wěn)定。另外，爐膛溫度和一次風(fēng)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(wěn)定，才能保證垃圾穩(wěn)定燃燒和鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)生穩(wěn)定的蒸汽和煙氣，保證空氣預(yù)熱器正常工作，從而保證一次風(fēng)的溫度穩(wěn)定，當(dāng)爐膛溫度較低時(shí)要及時(shí)投油助燃，保證爐膛溫度穩(wěn)定，才能建立良性循環(huán)，保證垃圾穩(wěn)定燃燒。

四．湍流度?

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

五．過量空氣系數(shù)?

按照可燃成分和化學(xué)計(jì)量方程，與燃燒單位質(zhì)量垃圾所需氧氣量相當(dāng)?shù)目諝饬糠Q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(shí)際空氣量，實(shí)際空氣量與理論空氣量之比值為過量空氣系數(shù)，亦稱過量空氣率或空氣比。過量空氣系數(shù)對(duì)垃圾燃燒狀況影響很大，供給適當(dāng)?shù)倪^量空氣是有機(jī)物完全燃燒的必要條件。增大過量空氣系數(shù)，不但可以提供過量的氧氣，而且可以增加爐內(nèi)的湍流度，有利于焚燒。但過大的過量空氣系數(shù)可能使?fàn)t內(nèi)的溫度降低，給焚燒帶來副作用，而且還會(huì)增加輸送空氣及預(yù)熱所需的能量。實(shí)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。?

1.?合理配風(fēng)，選擇合適的過量空氣系數(shù)?

垃圾焚燒爐焚燒時(shí)所需空氣由一次風(fēng)和二次風(fēng)供給，一次風(fēng)布置在爐排下方的同一側(cè)，共由八個(gè)電動(dòng)風(fēng)門控制，二次風(fēng)布置在爐膛、正上方的前、后拱水冷壁上，共有十二個(gè)噴嘴，分別由四個(gè)電動(dòng)風(fēng)門控制。通過空氣動(dòng)力場試驗(yàn)和總結(jié)前階段的焚燒經(jīng)驗(yàn)，一次風(fēng)和二次風(fēng)的比例應(yīng)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

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時(shí)一次風(fēng)配風(fēng)應(yīng)滿足中間大兩頭小的原則，既是中間風(fēng)門的開度應(yīng)該調(diào)大，兩頭風(fēng)門的開度應(yīng)該調(diào)小，因?yàn)槎?*爐爐排是主燃區(qū)，四級(jí)爐排是燃盡區(qū)，這樣才能滿足垃圾爐爐膛內(nèi)燃燒所需的空氣。另外，還可以根據(jù)鍋爐水平煙道煙氣含氧量來進(jìn)行合理配風(fēng)，一般水平煙道中煙氣含氧量應(yīng)控制在10～12%之間比較合適，故只有合理配風(fēng)才能保證垃圾穩(wěn)定燃燒。?

2.?保持穩(wěn)定的爐膛負(fù)壓?

垃圾焚燒爐爐膛負(fù)壓應(yīng)控制在-20～-50Pa之間。若爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴塵，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備和操作人員的安全；且負(fù)壓太小，爐膛漏風(fēng)量增大，增大了引風(fēng)機(jī)電耗和煙氣熱量損失。因此，穩(wěn)定爐膛負(fù)壓對(duì)保證鍋爐穩(wěn)定燃燒有著十分重要的意義。?

***理調(diào)整喂料器的停留時(shí)間和選擇合適的行程?

垃圾進(jìn)入鍋爐是通過喂料器往返運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，故喂料器的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和方式，直接影響進(jìn)爐的垃圾量，選擇合適的喂料器停留時(shí)間才能保證均勻地給料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，喂料器的停留時(shí)間為400s左右比較合適。但是應(yīng)根據(jù)不同類型的垃圾進(jìn)行調(diào)整，靈活選擇合適的行程也非常重要，若行程太大，一次進(jìn)入爐膛的垃圾過多，造成爐溫波動(dòng)大，影響焚燒效果；若行程過小，則造成供料不上或缺料。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，喂料器的行程為500mm左右比較合適。?

七.?合理調(diào)整料層的厚度

不同的垃圾在爐內(nèi)的厚度也不一致，司爐必須根據(jù)垃圾在爐內(nèi)的焚燒效果，合理調(diào)整料層厚度才能使垃圾穩(wěn)定燃燒。厚度太大，可能導(dǎo)致不完全燃燒和不穩(wěn)定燃燒，厚度太薄又會(huì)減少焚燒爐的處理量。筆者認(rèn)為級(jí)爐排料層厚度在0.8～1米之間比較合適，爐排料層厚度在0.6～0.8米之間比較合適，第四級(jí)，爐排料層厚度在0.2～0.4米之間比較合適。但是不同結(jié)構(gòu)爐排垃圾料層厚度也是不一樣的，這要根據(jù)不同類型爐排而確定。?

八．結(jié)論?

1．垃圾的焚燒發(fā)電可使垃圾的處理達(dá)到無害化、減容化、資源化的目的，國內(nèi)應(yīng)積極推廣，以改變目前單一的垃圾填埋處理方式，實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理的可持續(xù)發(fā)展。?

2．對(duì)國內(nèi)低熱值、水分高、成分復(fù)雜且沒有經(jīng)過分撿生活垃圾的焚燒，應(yīng)采取相應(yīng)鼓勵(lì)的措施，確保生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的健康發(fā)展。?

3．垃圾焚燒技術(shù)在我國應(yīng)用剛剛開始，在垃圾焚燒技術(shù)的推廣上，應(yīng)充分利用國外技術(shù)及國內(nèi)已有技術(shù)，做到技術(shù)合理。?

綜上所述，在生活垃圾的焚燒過程中，應(yīng)在可能的條件下合理控制相關(guān)的各種影響因素，使其綜合效應(yīng)向著有利于生活垃圾完全燃燒的方向發(fā)展。但同時(shí)應(yīng)該認(rèn)識(shí)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(guān)系，某種因素產(chǎn)生的正效應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致另一種因素的負(fù)效應(yīng)，所以應(yīng)從綜合效應(yīng)來考慮整個(gè)燃燒過程的因素控制。特別要求采取積極鼓勵(lì)的措施，確保生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的健康發(fā)展。