垃圾焚烧炉排炉燃烧控制方法研究

李永国

摘要：近年来，中国社会发展取得了显著成就，但在发展过程中，也产生了大量多样性垃圾。为了提高垃圾处理的效果，本文将简要分析垃圾焚烧炉的燃烧控制方法。垃圾焚烧可以减少垃圾对环境的负面影响。在垃圾焚烧过程中，只有研究垃圾焚烧炉的燃烧控制方法，才能实现垃圾无害化、高效处置的目标。

关键词：垃圾；焚烧炉；炉排；影响因素

引言

以上海锅炉厂VonRollL型炉排为实例进行了分析，该炉排体系是一种向下倾斜排列的，它由固定炉排和移动炉排交替构成，主要结构为干燥炉排、燃烧炉排和燃烧炉排三个阶段，炉排之间设有较大的落差，有利于垃圾的翻转。通过对影响垃圾焚烧的因素及焚化过程中存在的一些常见问题进行了分析，使其能够合理地安排燃烧状态，减少二次污染，并使其充分燃烧。

1、针对垃圾焚烧机械炉排炉焚烧系统的分析

1.1机械炉排炉的特点

生活垃圾焚烧炉的燃烧装置有多种类型，分类明确。采用的主要技术有炉排、流化床、旋转炉等，其中炉排技术应用最广泛，技术最熟练。垃圾炉排焚烧炉主要采用正推、反推、前后推的形式。机械炉排主要采用移动炉排的形式，利用炉排反复移动，焚烧炉内垃圾，燃烧非常彻底。垃圾在炉内焚烧时，垃圾会在高温的影响下迅速分解，生活垃圾中的水分会在高温烘烤下蒸发掉。这一阶段被称为干燥段，主要用于帮助垃圾脱水，使其完全干燥，以便焚烧。

机械炉排炉中的垃圾完全脱水，然后进入焚烧阶段。此时，空气会从炉膛底部流入炉膛，以避免高温对炉排造成损坏。同时，进入的空气有利于垃圾燃烧。当垃圾燃烧成灰后，进入冷却阶段，彻底冷却后灰即可排出。需要强调的是，在机械炉排的设计阶段，需要确保垃圾焚烧产生的有毒气体能够在炉内完全处理，因此需要合理利用高温将有毒气体完全分解。

1.2国外技术分析

我国引进国外炉排技术只是为了提高垃圾焚烧能力，弥补垃圾焚烧技术的落后，因此我们应该积极借鉴国外经验。通过研究发现，国外会通过增加煅烧过程来处理含水量较高的垃圾，一般采用四个或更多阶段的技术来完成垃圾脱水、干燥、焚烧、排灰等处理工作。

同时，引入自动过程设计模式，实现燃烧过程的半自动监控。直接控制垃圾焚烧的机械设备将避免垃圾焚烧产生的有毒气体对工作人员的影响。同时，机械控制模式还具有垃圾特性自动识别功能，可以精确控制垃圾燃烧和冷却时间，采用的水冷和风冷模式也可以有效保护垃圾机械焚烧炉炉排。

2、生活垃圾焚烧的影响因素

垃圾预处理、停留时间、炉温、湍流度、过剩空气系数是影响垃圾燃烧的主要因素。其中，停留时间、炉温、湍流度、过量空气系数是“3T+E”的主要控制目标。

2.1生活垃圾预处理

炉排炉对垃圾入炉前的粒度要求较低。不需要筛选、破碎等预处理，只要将垃圾自然沉降，压缩脱水，部分发酵即可。通常储藏4~6天，根据地区、季节的不同，可以适当地延长或缩短储藏期。

2.2停留时间

垃圾在炉膛中的滞留时间应比垃圾烘干和焚烧所用的时间总和要大。炉渣的热灼率是衡量垃圾炉中滞留时间是否充足的重要指标。同时，通过对燃烧速率的定期测量，也能检测出燃烧炉的不正常和老化情况。实际应用证明，二噁英在850℃的炉膛中停留2s，或在1000℃的炉膛中停留1s，或在1200℃的炉膛中停留数微秒，二噁英就能彻底降解。针对烟尘污染治理的需要，又受到垃圾能源的制约，我国垃圾焚烧炉采取了中温燃烧方式，保证烟气在850龙炉中的滞留时间超过2秒。因此，在垃圾焚烧过程中，滞留时间是非常关键的，只有通过合理地控制垃圾的滞留时间和烟气在炉膛中的滞留时间，才能降低二次污染的发生，从而实现垃圾的稳定燃烧。

2.3炉温

通过对燃烧过程中的烟气温度场进行数值模拟，确定了燃烧炉的外形和体积，其内部温度分布具有非均匀性，且距离垃圾燃烧层火区越近，其温度越高。由于二噁英的分解需要在850摄氏度或更高的温度下进行，所以燃烧的温度一般都是在一间燃烧室的上层，这里的温度要在850摄氏度以上。当温度在850摄氏度以下时，副燃烧室会自动启动。由于垃圾燃烧时，会产生大量强腐蚀性的酸性气体，如HC1、N0x、SOx等，对水平烟道上的过热器等装置造成高温腐蚀。

2.4湍流度

垃圾焚烧中的传质换热与湍流度有很大关系，湍流度越高，则燃烧所需要的O2越多，燃烧反应就越充分。提高湍流度可以减弱还原气氛，降低灰飞中碳、CO的含量，从而可以有效地降低各种垃圾组分中的有机物、二噁英和前驱物的氧化和燃烧，从而降低二噁英的二次合成。

2.5过剩空气系数

由于垃圾组成复杂、变化多样，过量的空气系数对燃烧状态有较大的影响，过量的空气系数会使垃圾燃烧得不够充分，会产生大量的二次污染，加重了烟气的净化负荷，并容易在燃烧后的炉排中引起二次燃烧；过量的空气系数过大，会使炉膛温度降低，换热性能恶化，造成排烟温度上升，热效率下降，一次风机和引风机的出力增加，从而增加了电厂的能源消耗。此外，过量的空气系数对炉内的负压有一定的影响，在调节过程中要注意维持负压。在生产过程中，必须对过量的空气系数进行控制，并进行适当的排风。上述影响因素并非相互独立，而是相互联系、相互影响、相互制约的，因此在实际操作中要对其进行全面的分析，以达到促进垃圾充分燃烧的目的。

3、焚烧炉燃烧控制与常见问题

燃烧炉燃烧控制主要是对垃圾给料、垃圾层厚度、炉膛负荷、出口烟气中O2浓度的控制。

3.1垃圾给料

在进炉之前，垃圾进料要反复抓松散乱的垃圾，再进行合理的推进机移动和停留时间的确定。长行程或短的停留时间都会引起大量的垃圾进入炉膛，使干燥部分无法完全烘干，从而使垃圾燃烧延迟，从而使炉温不稳定；如果冲程太短或停留太久，则会造成物料供给不足，造成物料短缺，造成炉温下降。在垃圾进料工艺中，通常会发生下列情形：1）炉膛断开.这是因为堆叠作用，垃圾被挤压，阻塞了滑道，这时应该立即启动料斗咽喉处的桥架破坏机构，破坏桥墩；b）推料机不能推动。这是因为垃圾的湿度太大，阻力太大，这时就需要增加液压油的压力来推进。

3.2垃圾层厚度

如果堆肥过厚，则会造成干燥区无法充分烘干，燃烧区负荷增大，燃烧不完全，燃尽区容易发生火灾，残渣的热灼率增大。由于堆积物的厚度较薄，无法满足实际的处理能力，加之炉排处于较高的温度下，容易发生高温腐蚀，导致燃烧不稳定，导致锅炉负荷剧烈波动。在燃烧时，炉排会被一些比较坚硬的片状物卡住，这时操作人员要把炉排倒转过来。另一种情况是，炉排的位置发生了变化，由于移动时的机械摩擦过大，导致炉排无法移动，因此维修人员必须定期对锅炉的机械和液压部件进行检查。

3.3炉膛负荷

垃圾焚烧发电厂的首要任务是处理生活垃圾，每天要完成一定数量的燃烧垃圾，因此其负荷相对较高，通常在额定负载的90%~100%左右。一次风的风量分布在炉膛内部，其大小为两个大，中间一个小的足球。在加载时，应先加风再加料，减载时要先减料后减，增加或减少负荷时，要留意炉膛负压和炉排的温度，一次风对炉排有一定的降温效果，减风时的振幅不宜过大，以免造成炉排受热膨胀而卡滞。

3.4出口烟气氧气浓度

GB18458-2014《城市固体废物处理技术规范》规定，焚烧室排放的空气含氧量在6%~12%之间。烟气中CO含量升高，O2含量降低，表明空气供应不足。控制舔舐程度主要通过调节燃烧炉箅下的气流来实现。调整空气流量时，应注意燃烧炉箅的温度和燃烧损失率。空气流量过大会影响炉膛温度和烟气温度。烟气中的氧气含量将增加，锅炉产量将减少。如果气流过小，烧毁区域的垃圾无法充分燃烧，影响垃圾热能的利用率，燃烧损失率增加。

结语

我国垃圾焚烧发电技术起步较晚，在运营和管理上缺乏经验，对垃圾焚烧发电厂的管理要求非常严格，操作人员要有责任心，勤观察，勤调整，不断总结、分析，解决实际运行中出现的各种问题，确保垃圾焚烧完全，使环保达标，实现环保与经济双赢。

参考文献

[1]田艺.一种垃圾焚烧炉排炉炉排运行装置[J].科学技术创新,2021(23):153-154.

[2]田云.基于DCS的垃圾焚烧炉排炉自动燃烧控制系统设计研究[J].机电产品开发与创新,2020,33(04):56-57.

[3]严梦帆.日本垃圾焚烧炉排炉技术探究[J].四川环境,2018,37(05):156-162.DOI:10.14034/j.cnki.schj.2018.05.027.

[4]章雁飞，一种垃圾焚烧炉的排炉燃烧风供风系统.安徽省，安徽盛运环保，2018-02-22.

[5]胡杰.垃圾焚烧炉排炉运行与常见问题处理[J].能源与节能,2016(11):34-35.DOI:10.16643/j.cnki.14-1360/td.2016.11.014.