垃圾焚燒發電廠垃圾坑加熱解凍系統設計

羅成俊，錢兵，李軍

（中國天楹股份有限公司，江蘇 海安 226600）

前言

垃圾焚燒處理能起到垃圾減量化、無害化、資源化的作用，現已成為我國生活垃圾處理的主要方式，垃圾焚燒發電技術也已在我國廣泛應用。我國地域遼闊，南北溫度相差較大，北方冬季氣溫在零下，且時間較長，收集的垃圾極易結冰，在投入垃圾坑后，坑內的溫度與室外溫度相當，結冰的垃圾不易融化，會對入爐垃圾熱值產生不良影響。為了保證冬季垃圾坑內的垃圾可持續發酵，需要進行垃圾坑優化設計，在原有的基礎上增加垃圾坑加熱解凍系統，使冬天垃圾坑內的垃圾正常發酵，使垃圾的熱值滿足焚燒爐的要求，保證整個冬季垃圾焚燒發電廠穩定運行。

1 項目概況

濱州市生活垃圾焚燒發電項目于2014年11月建成投產，項目核心技術源自比利時WATERLEAU機械爐排爐處理工藝，采用三爐兩機的模式，總規模為日處理生活垃圾1200噸，使用了先進的西門子汽爐機組，實現了自動控制的集成化、智能化，各類排放指標均達國家及歐盟環保標準。

2 垃圾結冰對焚燒系統運行影響

項目地處山東北部，投產后運營狀況良好，但進入12月下旬，氣溫降到-10℃，燃燒狀況急劇惡化。根據垃圾的發酵周期，貯存容量為5～7天的垃圾量，新垃圾可以進行有效發酵，將水分析出，而一旦垃圾結冰，垃圾中的水分無法除去，降低入爐垃圾熱值，給焚燒爐的運營管理帶來挑戰[1]。在常溫下，垃圾在垃圾倉內擱置5～7天后，外在水分滲出，內在水分也在生化反應后析出，滲濾液占垃圾量的10%～30%，滲濾液通過垃圾坑底部一側布置的柵格和管道排到電廠配套的污水處理站做進一步處理，在去除滲濾液后，垃圾的熱值得到提高，滿足焚燒爐垃圾設計熱值的要求。

當室外氣溫降低時，由于焚燒爐一次風機持續抽出垃圾坑內的氣體作為一次風，室外冷空氣不斷補充進來，使垃圾坑內的溫度逐漸降低。特別是在北方地區秋冬季節，當氣溫低于10℃時，垃圾中微生物活性降低，發酵速度隨之降低，當氣溫低于5℃時，垃圾完全停止發酵。由于氣溫較低，造成垃圾發酵速度慢甚至停止發酵，垃圾中的水分無法以滲濾液的形式脫出，使得入爐垃圾含水高、燃燒燃盡困難，不能有效利用垃圾中的熱值，導致焚燒爐燃燒不穩定，發電效率降低。且爐渣中的殘余垃圾較多，不利于垃圾的減量化、無害化。

而冰凍垃圾，垃圾水分被固化在垃圾內外，其融化需熱量和時間，焚燒電廠的卸料大廳與垃圾坑之間沒有布置保濕設施，垃圾坑在設計時沒有重視垃圾結冰對焚燒的影響，使得冰凍垃圾被直接投入焚燒爐，占垃圾量10%～30%的結冰滲濾液融化時需要吸收能量，結冰融化后在爐中的氣化過程中又會吸收熱量，在爐排機械負荷相同的情況下，增加了爐排運營負擔，使垃圾不能充分燃燒，同時還會加重煙氣凈化系統的工作負荷。

3 解決垃圾冰凍問題的措施

解決垃圾坑中結冰問題，必須考慮提高垃圾坑內溫度，在目前設施的基礎上，經過不斷探索改造，提出下列方案。

3.1 啟用輔助燃燒器

當焚燒爐內垃圾熱值過低時，開啟爐膛兩側布置的輔助燃燒器，輔助燃燒使用柴油，采用此工藝可提高爐膛溫度，輔助燃燒器設計的目的是在垃圾焚燒爐內垃圾的熱值較低而無法達到850℃以上的燃燒溫度時，根據焚燒爐內測溫裝置的反饋，輔助燃燒器投入運行，噴入輔料以確保焚燒溫度達到850℃以上并停留至少2s。如果長期開啟輔助燃燒器，會耗費大量柴油，無法做到經濟運行，所以此辦法只能在應急時采用。

3.2 布置垃圾坑加熱系統

為了提高垃圾坑內的溫度，可采用蒸氣加熱的方式，具體布置如下圖。

垃圾坑蒸氣加熱布置圖

在一次風I段預熱器和二級預熱器之間開設旁路，將熱風引出，與爐墻冷卻風在出口匯合，再通過垃圾坑頂部風管，由引風機噴入垃圾坑，此種方法對垃圾焚燒發電設備影響較小，充分利用了一次風I段預熱器，避免從一抽抽汽后再進行換熱，同時也充分利用了爐墻冷卻風的熱源，而在引入一次風I段旁路的熱風時，設置控制閥門，在爐墻冷卻風出口處同樣設置控制閥門，以便在氣溫升高的季節，關閉管道，而保留原來的一次風流程通道。

4 結語

通過優化設計改造，該項目取得良好的運行效果，入爐垃圾的熱值完全可滿足焚燒爐的設計要求，與輔助燃燒器比較，具有良好的經濟性，同時也為今后其他類似項目提供了運營經驗。