目前,垃圾焚燒處理技術(shù)主要爐型有爐排型焚燒爐、流化床焚燒爐、回轉窯焚燒爐和熱解氣化焚燒爐等。回轉窯爐和熱解氣化焚燒爐單爐處理量較小,難以滿(mǎn)足大中型城市現代化垃圾焚燒廠(chǎng)的建設需要,因此使用較多的是爐排型焚燒爐和流化床焚燒爐。
爐排焚燒技術(shù)作為世界主流的垃圾焚燒技術(shù),技術(shù)成熟可靠,由于其對垃圾質(zhì)量和成分的要求低,前處理簡(jiǎn)單,入爐垃圾不需要分揀,特別能適應中國生活垃圾高水分、低熱值的特點(diǎn)。
但是,生活垃圾是成分極其復雜的燃料,焚燒過(guò)程也異常復雜,要提高垃圾焚燒的效率,必須掌握焚燒爐燃燒過(guò)程的熱力特性和運行性能,有針對性地制定出穩定可靠、完善的控制都是推薦被人用策略。
1.爐排爐工藝流程
某垃圾焚燒發(fā)電項目選用Keppel-Seghers機械爐排爐2臺,每臺處理能力為500t/d,年處理垃圾36.5萬(wàn)t。垃圾低位設計熱值6700kJ/kg,波動(dòng)范圍4186~8372kJ/kg。垃圾進(jìn)廠(chǎng)經(jīng)地磅稱(chēng)重后卸進(jìn)垃圾倉,倉內垃圾經(jīng)抓斗充分混合攪拌均質(zhì)化后,送入垃圾料斗。垃圾沿料槽下落到給料裝置平臺,給料裝置將垃圾推送至爐排上。
Keppel-Seghers多級爐排主要包括:干燥區、氣化區、燃燒區、燃燼區,每個(gè)區爐排可以單獨調節爐排系統的水平運動(dòng)和垂直運動(dòng)。垃圾在爐排上滑動(dòng)、翻動(dòng)的過(guò)程中受到爐排下部的高溫一次風(fēng)干燥及爐內輻射熱,然后著(zhù)火燃燒。
垃圾倉上方設有抽氣系統,其抽出的空氣作為焚燒爐的一次風(fēng),一次風(fēng)經(jīng)過(guò)蒸汽加熱器加熱后經(jīng)爐排穿過(guò)垃圾進(jìn)入爐膛,干燥垃圾,并提供垃圾焚燒所需的氧。
二次風(fēng)從焚燒爐廠(chǎng)房頂部吸風(fēng),從燃燒室上方送進(jìn)爐膛,對燃燒煙氣進(jìn)行擾動(dòng),并補充氧量。焚燒爐燃燒的熱煙氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐換熱后,進(jìn)入半干法機械旋轉霧化反應塔,由活性炭噴射吸附,布袋除塵器等煙氣凈化處理系統凈化。
煙氣中的二惡英和呋喃類(lèi)、水銀及重金屬物質(zhì)被活性炭吸收,經(jīng)過(guò)脫酸處理的帶有大量固體顆粒的煙氣進(jìn)入布袋除塵器除塵,潔凈的煙氣通過(guò)引風(fēng)機排入煙囪,工藝流程見(jiàn)圖1。
圖1爐排爐工藝流程
2.垃圾燃燒機理
垃圾的燃燒過(guò)程比較復雜,通常由干燥、熱分解、熔融、蒸發(fā)和化學(xué)反應等傳熱、傳質(zhì)過(guò)程組成。根據可燃物質(zhì)的種類(lèi)可分三種不同的燃燒方式:
蒸發(fā)燃燒,垃圾受熱熔化成液體,繼而化成蒸汽,與空氣擴散混合燃燒;分解燃燒,垃圾受熱后首先分解,部分碳氫化合物揮發(fā)與空氣擴散混合而燃燒;表面燃燒,未揮發(fā)的固定碳和惰性物固體受熱后在表面與空氣反應進(jìn)行的燃燒。垃圾的整個(gè)焚燒過(guò)程包括加熱干燥階段、熱分解階段、焚燒和燃盡階段。
2.1干燥加熱階段
按熱量傳遞的方式,可將干燥分為傳導干燥、對流干燥和輻射干燥三種方式。垃圾的干燥包括從爐排下部提供的高溫空氣的干燥,垃圾表面和高溫燃燒氣體的接觸干燥,料層中部分垃圾的燃燒干燥,火焰和爐壁的輻射熱干燥。