關于垃圾焚燒發電系統優化及綜合利用技術的研究

朱彬

（安徽海螺建材設計研究院有限責任公司，安徽 蕪湖 241070）

引言

中國走綠色發展道路，倡導節能減排，控制污染，垃圾焚燒發電作為現階段生活垃圾處理的主流工藝，全國各個地區都積極運用。垃圾焚燒發電的過程中，垃圾焚燒發電系統發揮重要作用，要保證系統運行質量與運行效率，就需要優化系統，并對技術綜合利用[1]。常規的垃圾焚燒發電廠規模較大，功能比較多，在垃圾焚燒發電的時候所涉及到的技術也很多，對于垃圾焚燒發電系統優化以及綜合利用技術進行研究是非常必要的。

一、垃圾焚燒發電工藝的流程

從生活垃圾焚燒發電系統的構成情況來看，主要包括7 個部分，其中接收以及貯存垃圾的系統的主要功能是將接收的垃圾貯存在指定的位置，然后就進入垃圾焚燒系統以燃燒垃圾，垃圾燃燒所釋放的熱量被回收熱量系統收集，利用熱量系統對熱量予以利用，此時所產生的煙氣由煙氣處理系統進行處理，產生的灰渣由灰渣接收系統處理，對于整個的過程都由自動控制系統加以控制。這其中，最重要的是垃圾接收以及貯存系統和自動控制系統，垃圾接收以及貯存系統能夠對接收的垃圾進行分類并貯存，為垃圾焚燒創造良好的條件；自動控制系統所發揮的功能是控制好性能以保證焚燒效率，而且自動控制系統還會對其他系統產生控制作用，促使其他系統之間配合。

二、垃圾接收以及貯存系統

（一）在接收垃圾的時候對垃圾分類

垃圾焚燒發電廠運營的過程中，主要使用的原料就是生活垃圾，要保證其來源穩定才能提高焚燒質量。中國的一些城市對于垃圾已經從源頭上分類，但是沒有獲得良好的效果，出現這種現象的主要原因是生活垃圾中有多種成分，非常復雜，而且不同垃圾之間的熱值差距也非常大。在中國的垃圾焚燒發電廠中，對于生活垃圾要高效處理，通常所使用的輔助燃料是煤油或者柴油，這樣就會提高焚燒溫度[2]。中國全面開展環保方面的工作，對生活垃圾進行分類將全面實施，所以還會提升垃圾焚燒的熱值。當前來看，垃圾分類不能獲得良好的效果，有關企業要確保無法燃燒的垃圾不能進入到焚燒設備中。比如，玻璃材料以及建筑垃圾都是不能燃燒的，焚燒設備中如果有這些燃料，就不能獲得良好的燃燒效果，甚至影響整個系統的運行質量。

（二）對垃圾坑按照先進先出原則分格化處理

在焚燒垃圾的時候，隨著空氣溫濕度大變化，其熱值也會產生變化。比如，如果是陰雨連綿的季節，垃圾中有較高的含水量，垃圾熱值不會很高，焚燒的時候增加難度。對垃圾實施分格化管理，促使垃圾熱值穩定。有關企業在放置垃圾的時候，可以劃分為四個區域，第一天的垃圾在第一個區域放置好，第二個區域內放置第二天的垃圾。先焚燒的是第一天的垃圾，基于先進先出的原則焚燒工作。采用這種方式可以有效排出垃圾中的濾液，垃圾還會發酵，且保證垃圾熱值的穩定，促使垃圾焚燒效率大大提高。

三、垃圾前處理系統優化方法

垃圾前處理系統主要包括垃圾卸料、垃圾稱重、垃圾貯坑以及操作中所使用的吊車和抓斗。具體的操作中，環衛部門用垃圾車運輸生活垃圾到垃圾焚燒發電廠，在地磅房對垃圾稱重，經過垃圾運輸坡道進入到主廠房卸料大廳。汽車經過垃圾卸料門，卸到貯坑中，在貯坑上方安裝有吊車和抓斗，將垃圾運送到焚燒爐中燃燒。

四、垃圾稱重系統優化方法

垃圾稱重系統主要包括兩個部分，即汽車衡和數據處理系統，這部分配置與垃圾發電廠的規模有關，汽車衡規格的選取主要按照規范最低要求進行，也就是說，在選擇的時候要按照垃圾車最大滿載質量的1.3 倍進行，按照有關的技術規程，中國多數垃圾車的額定荷載是24 噸，將車輛自重等去除，總質量也可以達到30 噸。所以，汽車衡規格選擇40 噸是比較合適的，此時還要對大型運渣車和石灰車稱重，如果焚燒廠的規模比較大，可以設置2 臺汽車衡，采用一大一小的配置方法，設備方面的投資可以節約5%-10%。

五、垃圾焚燒發電系統優化方法

（一）焚燒控制系統優化方法

其一，在對第一個焚燒控制系統進行優化的過程中，主要是對外部焚燒爐溫度加以控制，使其超過850 攝氏度，這個時候要對通風量控制好，包括燃料進爐的時間和助燃器反應的時間都要予以控制，由此使垃圾焚燒溫度得到有效控制。此時，就可以將自動控制技術充分利用起來，實施自動投運。如果燃燒爐控制的溫度不足850 攝氏度，這個系統就會自動運行，往復操作。

其二，在對第二個焚燒控制系統進行優化的過程中，主要是爐膛中以及二次燃燒室內可以分解二惡英。工程角度而言，對于控制條件需要將爐膛溫度設置在850 攝氏度，此時煙氣停留的時間就會超過2 秒，使二惡英在高溫環境中充分分解[3]。如果煙氣停留時間要再延長一些，則決定于余熱鍋爐設計，也決定于制造單位的設計以及制造。焚燒爐不足額定焚燒量的時候運行，而且垃圾低位熱值比較低，不足設計值的時候，就要按照自動燃燒控制系統所發出的指令，能夠自動啟動輔助燃料系統，輔助燃燒器自動向爐中噴輔助燃料，由此保證爐膛中的溫度超過850 攝氏度，而且維持的時間要超過2 秒。

其三，在對第三個焚燒控制系統進行優化的過程中，主要是優化控制燃料與空氣的混合狀態，采用的方法是將阻燃空氣的速度、時間和數量提供給焚燒爐，確保燃料與空氣混合，其狀態與有關標準相符合。隨著供風量的增加，湍流強度就會越大，也就越能夠充分混合。按照這一原理，主要是對系統的燃燒空氣系統加以控制，從其構成上來看，包括蒸汽式空氣預熱器、一次風機和二次風機[4]。其中，先行送風的是一次風機，當進入到焚燒爐內，溫度為850 攝氏度的時候，二次風機開始送風，此時煙氣擾動加強，煙氣的燃燒時間延長，燃燒空氣系統得到優化。

（二）分散控制系統優化方法

垃圾焚燒發電廠中，熱力系統的核心是分散控制系統，所以，該系統的運行狀態決定于分散控制系統。分散控制系統所發揮的作用是可以對各個子系統的運行狀態實時監控，而且還可以統籌優化。分散控制系統的控制范圍中，主要是對操作站實施監督控制，能夠有效調節所有的參數數據，包括存儲的數據以及報表中的數據都可以實時采集，輸出監視圖[5]。當垃圾焚燒發電廠運行的過程中，對于流程按照一定的周期循環控制，避免進入過快造成不徹底焚燒，如果非常慢，就會導致效率過低。當前優化分散控制系統，就是將該系統導入到各個熱力系統中，比如，在電氣監控中將分散控制系統納入其中，對中央控制室中的各個設備集中控制，將緊急按鈕設置好，如果分散系統在運行的過程中產生故障，可以自動停爐、停機。通過對分散控制系統的邏輯設計進行優化，以保持系統運行的穩定性。

六、資源循環利用技術

（一）回收爐渣

生活垃圾焚燒爐在焚燒的過程中會有爐渣產生，其中含有的成分很多，諸如玻璃、熔渣、陶瓷、各種可燃物以及金屬等等，在爐渣中主要包括硅元素、鋁元素和鈣元素，可以運出廠外，用于回收金屬或者制磚，由此實現爐渣的綜合利用[6]。

（二）梯級回收排污水

循環水冷卻系統在運行的過程中會排出污水，其有很高的含鹽量，懸浮物也比較多，并沒有其他的污染物，如果電廠中的用水點對水質沒有很高的要求，就可以將這些污水充分利用起來[7]。比如，用于沖洗卸車平臺、對爐渣冷卻處理、鍋爐排污冷卻水、廠區綠化用水、沖洗車輛以及澆灑道路等等。循環利用排污水，工業新水的用量就會減少，廠區外的排污水量也會減少，這樣做不僅節約用水，而且具有環保價值。餐廚垃圾處理中產生的廢水以及污泥處理中產生的廢水都可以排放到滲濾液處理站中，經過處理之后的出水可以用于補充敞開式循環冷卻水系統用水，流回到冷卻塔中起到補水的作用。滲濾液濃水可以向焚燒爐中回噴并燃燒，防止對環境造成污染。

（三）垃圾焚燒發電與燃煤機組和燃氣機組結合使用

采用焚燒垃圾的方法進行發電，所產生的蒸汽參數不是很高，如果在項目建設所在位置的附近安裝有燃煤機組或者燃氣機組，且為高溫、高壓以上的參數，就可以將這部分蒸汽向高參數的鍋爐中引入，起到加熱的作用，產生過熱，蒸汽的品質就會有所提高，之后將垃圾發電機組所發的電送回，此時，這部分蒸汽可以被視為高參數熱力系統中的一個重要組成部分[8]。

（四）飛灰固化之后的利用

垃圾經過焚燒之后有灰渣產生，此時也會有飛灰，飛灰當中含有各種有害物質，包括堿金屬和二惡英等等，如果沒有經過技術處理而直接向空氣中排放，必然會對環境造成污染，所以需要對飛灰進行固化處理。在垃圾焚燒的過程中有飛灰產生，使用斗提機將飛灰輸送到灰倉當中，散裝水泥的輸送則使用罐車，發揮氣力的作用對散裝水泥進行吹送，使水泥進入到料倉當中[9]。在飛灰穩定化站設置有用于制備螯合劑的槽和用于存儲螯合劑的槽，在各個倉的下面設置有電子計量秤，對于飛灰與水泥的稱量要按照設定的比例進行，傳輸到混合攪拌機當中，物料在混合攪拌機中經過攪拌之后充分混合，并按照比例均勻加入螯合劑溶液，添加一定比例的水，所添加的水泥、螯合劑和加濕水比例與飛灰質量接近，分別為水泥10%、螯合劑2%和加濕水30%，穩定化產物符合垃圾填埋場控制污染的標準，裝入到運輸車輛中，運輸到填埋場，進行填埋處理。

結束語

通過上面的研究可以明確，中國的綠色發展戰略進一步深化，垃圾處理受到高度重視，將垃圾進行焚燒發電，能夠做到變廢為寶，資源循環利用，讓垃圾創造更大的經濟價值和社會價值。當前垃圾焚燒發電廠工程項目越來越多，加強建設項目的管理是非常重要的，由于垃圾焚燒發電所采用的是垃圾焚燒發電系統。要更好地發揮其價值，就要對系統優化的同時，還要綜合利用技術，使垃圾處理水平大大提高，保證發電質量。