目前,垃圾焚燒處理技術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?;剞D窯爐和熱解氣化焚燒爐單爐處理量較小,難以滿足大中型城市現(xiàn)代化垃圾焚燒廠的建設需要,因此使用較多的是爐排型焚燒爐和流化床焚燒爐。
爐排焚燒技術作為世界主流的垃圾焚燒技術,技術成熟可靠,由于其對垃圾質量和成分的要求低,前處理簡單,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。
但是,生活垃圾是成分極其復雜的燃料,焚燒過程也異常復雜,要提高垃圾焚燒的效率,必須掌握焚燒爐燃燒過程的熱力特性和運行性能,有針對性地制定出穩(wěn)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t。垃圾低位設計熱值6700kJ/kg,波動范圍4186~8372kJ/kg。垃圾進廠經地磅稱重后卸進垃圾倉,倉內垃圾經抓斗充分混合攪拌均質化后,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(qū)、氣化區(qū)、燃燒區(qū)、燃燼區(qū),每個區(qū)爐排可以單獨調節(jié)爐排系統(tǒng)的水平運動和垂直運動。垃圾在爐排上滑動、翻動的過程中受到爐排下部的高溫一次風干燥及爐內輻射熱,然后著火燃燒。
垃圾倉上方設有抽氣系統(tǒng),其抽出的空氣作為焚燒爐的一次風,一次風經過蒸汽加熱器加熱后經爐排穿過垃圾進入爐膛,干燥垃圾,并提供垃圾焚燒所需的氧。
二次風從焚燒爐廠房頂部吸風,從燃燒室上方送進爐膛,對燃燒煙氣進行擾動,并補充氧量。焚燒爐燃燒的熱煙氣經過余熱鍋爐換熱后,進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(tǒng)凈化。
煙氣中的二惡英和呋喃類、水銀及重金屬物質被活性炭吸收,經過脫酸處理的帶有大量固體顆粒的煙氣進入布袋除塵器除塵,潔凈的煙氣通過引風機排入煙囪,工藝流程見圖1。
圖1爐排爐工藝流程
2.垃圾燃燒機理
垃圾的燃燒過程比較復雜,通常由干燥、熱分解、熔融、蒸發(fā)和化學反應等傳熱、傳質過程組成。根據(jù)可燃物質的種類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行的燃燒。垃圾的整個焚燒過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。