简述现代垃圾焚烧技术

王建敏 简述现代垃圾焚烧工艺第1章 绪论第1.1节 焚烧技术的发展历史垃圾焚烧技术作为一种以燃烧为手段的垃圾处理方法，其应用可以追溯至人类文明的早期，如刀耕火种时期的烧荒即可视为焚烧应用的一例。但焚烧作为一种处理生活垃圾的专用技术，其发展历史与其他垃圾处理方法相比要短很多，大致经历了三个阶段。111萌芽阶段萌芽阶段是从19世纪80年代开始到20世纪初期。1874年和1885年，英国诺丁汉和美国纽约先后建造了处理生活垃圾的焚烧炉，代表了生活垃圾焚烧技术的兴起。1896年和1898年，德国汉堡和法国巴黎先后建立了世界上最早的生活垃圾焚烧厂，开始了生活垃圾焚烧技术的工程应用。但是由于这一阶段的技术原始和垃圾中可燃物的比例较低，在垃圾焚烧过程中产生的浓烟和臭味，对环境的二次污染相当严重，因此这种方法曾一度为人们所抛弃。112 发展阶段从20世纪初到60年代末的约半个世纪，是垃圾焚烧技术的发展阶段。一次世界大战后，发达国家的经济得到了较大发展，城市居民生活水平的提高和生活垃圾成分的变化，给垃圾焚烧创造了条件，因此垃圾焚烧技术又逐渐发展起来。这期间，欧洲、北美及日本都陆续建起了一些生活垃圾焚烧厂，其工艺与设施水平也在随着燃煤技术的发展而从固定炉排到机械炉排，从自然通风到机械供风而逐步得到发展。二次世界大战以后，发达国家的经济得到更大发展，城市居民的生活水平进一步提高，垃圾中的可燃物和易燃物也随之迅速上升，促进了垃圾焚烧技术的应用。特别是在20世纪60 年代的电子工业变革后，各种先进技术在垃圾焚烧炉上得到了应用，使垃圾焚烧炉得到了进一步完善。但总体来说，由于当时城市生活垃圾中的可燃物仍然少于非可燃物，产生量与消耗空间的矛盾尚不突出，对垃圾焚烧伴随的环境问题的认识仍肤浅等因素，直到20世纪70年代以前，生活垃圾焚烧技术的发展并不十分理想。113 成熟阶段从20世纪70年代初到90年代中期的20多年间，是生活垃圾焚烧技术的成熟阶段，也是生活垃圾焚烧技术发展最快的时期。这时期几乎所有的发达国家、中等发达国家都建设了不同规模、不同数量的垃圾焚烧发电厂，发展中国家建设的垃圾焚烧发电厂的也不在少数，垃圾焚烧技术的发展方兴未艾。表1-1所示的数据可以对生活垃圾焚烧技术的当代发展史作一代表性的注解。综合分析发达国家生活垃圾焚烧技术在近二十年间迅速发展的原因，除了经济、技术、观念等因素外，还有一些其他方面的影响，比如：随着城市建设的发展和城市规模的扩大，城市人口数量骤增，生活垃圾产量也快速递增，使原有的垃圾填埋场日益饱和或已经饱和，而新的垃圾填埋场地又难于寻找，采取垃圾焚烧方法，可使生活垃圾减容85%以上，最大限度地延长现有垃圾填埋场的使用寿命。此外，随着人们生活水平的提高，生活垃圾中可燃物、易燃物的含量大幅度增长，提高了生活垃圾的热值，为应用和发展生活垃圾焚烧技术提供了先决条件。表1-1 德国垃圾焚烧炉发展概况表年代运行炉数处理容量/（万吨/年）服务人口/万人占总人口百分比/%平均处理容量/（t/d）19657722454.131019702428385914.4360197533458135922.0430198042634177328.9460198546800212034.45001990499001995561080第12节 国内外焚烧技术的应用现状121 国外应用现状目前，全球每年要产生数亿吨的生活垃圾。世界各国处理垃圾方式多种多样，但建大型填埋场进行填埋，仍为主流。以垃圾场为依托，收集和利用可燃气体，使其转化为电能既可保护生态环境，又开发出了新能源，所以已引起广泛关注。垃圾焚烧是一种技术高度复杂，成本相对昂贵的生活垃圾处理技术。因此，无论是其发展源流与应用现状，目前均以欧美、日本等发达国家最具代表性。目前，机械炉排焚烧炉是发达国家大型生活垃圾焚烧炉的主流设备，但垃圾流化床焚烧炉等也具有较好的潜在应用特性。自20世纪70年代以来，垃圾焚烧技术在发达国家得到了较快的发展。日本的垃圾焚烧比例在上世纪90年代中期已达75%，现有大小垃圾焚烧厂接近1900座。瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国焚烧的比例也都已接近或超过填埋。可见，垃圾焚烧技术正逐步为越来越多的国家所采用。122 国内应用现状中国每年约要产生上亿吨的生活垃圾，垃圾已给生态环境造成了严重威胁，如何采取有效措施，进行垃圾无害化、资源化处理，是我们所面临的重要问题之一。生活垃圾，主要组成部分是有机物，有机物通过集中填埋，会自然发酵降解。一个庞大的垃圾填埋场，在其不断的生物转化过程中，产生大量的可燃气体，其中包括甲烷、二氧化碳及少量的氮、氧等。 其中甲烷、二氧化碳等成分含量增加，是造成温室效应的重要原因之一，而且它们还破坏臭氧层，直接威胁着人类的健康和生存。 20世纪80年代，我国城市生活垃圾焚烧处理技术的研究和应用起步。“八五”期间被列为国家科技攻关项目，其代表作就是1988年在深圳建成的市政环卫综合处理厂。作为我国第一座垃圾焚烧电厂，正是它揭开了我国采用焚烧技术处理城市生活垃圾的序幕。至今，我国在深圳、珠海、上海、宁波等城市已建成近30座垃圾焚烧发电厂。作为一个兴利除弊的良性产业，垃圾发电很快得到了来自国家产业政策的强大拉动。1996年，国家经贸委等联合下发文件，把垃圾焚烧发电列入了“资源综合利用目录”。1998年，垃圾发电首次被明确为“一种新能源”(国家计委关于新能源建设项目审批通知)。2002年，一个对我国环卫事业改革发展具有重要意义的生活垃圾收费制度确立，也为推进垃圾处理的产业化、市场化奠定了基础。其标志就是由国家计委、财政部、建设部、国家环保总局联合发出的关于实行城市生活垃圾处理收费制度、促进垃圾处理产业化的通知。同发达国家相比，我国的垃圾焚烧发电技术还只是刚刚起步，目前还远远不能满足日益增长的需要。但是，巨大的市场潜力正在吸引着越来越多的企业来投资垃圾焚烧技术设备的研制，一个新兴的环保产业正逐步形成。如果能尽快开发出适合国情的垃圾焚烧技术，应该能在我国得以较大的推广。第13节 概况131 垃圾焚烧电厂工艺流程典型的城市生活垃圾焚烧系统的工艺流程可描述为： 垃圾经前处理后与助燃空气系统所提供的一次、二次风在垃圾焚烧炉中混合燃烧； 燃烧所产生的热能被余热锅炉加以利用，采用汽机发电； 经过降温后的烟气在净化后，经烟囱排入大气； 垃圾焚烧产生的滤渣经处理后，送往填埋场或作为其他用途，烟气处理系统所收集的飞灰也做专门处理； 各系统产生的废水送往废水处理系统； 现代化的垃圾焚烧厂的整个处理过程都可由自动控制系统加以控制。132 苏能垃圾发电厂系统简述以下部分都将以苏州市苏能垃圾发电有限公司为例，介绍现代生活垃圾焚烧的主要工艺流程。图1-1 全厂工艺流程图1、卸车平台 2、垃圾仓 3、抓斗控制室 4、垃圾吊5、进料斗 6、给料炉排 7、一次风 8、焚烧炉排 9、二次风 10、余热锅炉 11、半干式反应塔 12、石灰浆制备 13、活性炭喷射吸附 14、布袋除尘器 15、引风机 16、烟囱17、汽轮机 18、发电机 19、除渣机 20、渣仓21、渗滤液收集间 22、灰仓 23、刮板输送机 24、灰仓 本厂规模为日焚烧垃圾1000t/d，有3条日处理能力为350t/d的垃圾焚烧线以及两台额定功率为9MW（最大功率为12MW）的中压凝汽式汽轮发电机组。采用半干法烟气净化处理方式，加活性炭吸附及布袋除尘器，执行技术和设备出口国的垃圾焚烧厂烟气排放标准（1992年欧盟标准）,其中二噁英执行欧盟标准。 第2章 垃圾焚烧第21节 主要机组型号、参数苏州苏能垃圾焚烧发电厂设置3条350t/d的垃圾焚烧炉处理线，日处理城市生活垃圾1000t，年处理生活垃圾33.3万t。垃圾焚烧系统配置3台350t/d垃圾焚烧炉排炉，3台中压、单锅筒自然循环水管锅炉。焚烧炉采用Seghers-Keppel公司技术生产的多级垃圾焚烧炉，其关键部件由Seghers-Keppel公司供货,其余部分设备由国内加工制造。其主要技术指标见表2-1。余热锅炉由Seghers-Keppel公司设计，国内锅炉厂加工制造。其主要技术指标见表2-2。表 2-1 焚烧炉主要技术指标序 号项 目参 数1数量32焚烧炉炉排型式多级炉排炉3每台焚烧炉最大连续处理垃圾量（MCR）14.6t/d4每台焚烧炉最大处理垃圾量（110%MCR）16.06t/d5焚烧炉设计热容量23.77MW6进炉垃圾低位发热量设计热值5860kJ/kg7进炉垃圾低位发热量变化范围41007500kJ/kg8焚烧炉年累计运行时间8000h9烟气在850的条件下停留时间2s10焚烧残渣热灼减率2s）4600kJ/kg27焚烧炉效率（MCR）96.9%表 2-2 余热锅炉主要技术指标序 号项 目参 数1数量32余热锅炉型式中压、单锅筒自然循环立式锅炉3每台锅炉额定蒸发量（MCR）26.7t/d4蒸汽压力4.0MPa5蒸汽温度4006汽包工作压力4.3MPa7汽包工作温度2568焚烧炉年累计运行时间8000小时9给水温度13010锅炉出口烟气量（MCR）57649m3/h11烟气温度21612锅炉排污率2%13锅炉效率（MCR）81.6%第22节 垃圾仓及卸车平台221 卸车平台垃圾卸车平台采用高位、封闭布置，城市垃圾由专用垃圾车运入本厂，经汽车衡自动秤重（地磅房具有称重、计量、传输、打印和数据处理等功能）后通过高架车道进入长76m，宽33m，标高9.00m的卸车平台。卸车平台在宽度方向有0.2%坡度，坡向垃圾仓侧，垃圾运输车洒落的渗滤液，流至垃圾仓门前的地漏，汇集到管道中,导入渗滤液收集池。卸车平台设10个对开式卸料门，以保证每天1000t垃圾，约70100辆（载重15t的垃圾压缩运输车）垃圾车的快速、便捷进厂卸车。在卸车平台和垃圾抓斗控制室有红绿灯指示门开关状态。为使垃圾车司机能准确无误地把车对准垃圾卸料门，将垃圾卸入垃圾池内而不使车翻入垃圾仓，在每个门前有白色斑马线标志，靠门处设车挡。222 垃圾仓及上料系统垃圾仓是一个密闭、且具有防渗防腐处于负压状态的钢筋混凝土结构大坑，紧挨焚烧间布置，仓长60m、净宽约17m、深14m（地上9m、地下5m），屋架下缘标高30.6m。其容积为14000m3，按3台焚烧炉处理垃圾量计，可贮存约57天垃圾处理量。垃圾在垃圾仓内堆放发酵，使垃圾渗滤液顺利导出及保证设备事故或检修时能正常接收垃圾。垃圾仓上方侧墙设有焚烧炉一次风机吸风口，使垃圾仓呈负压状态，防止臭味和甲烷气体的积聚，抽取池中臭气作焚烧炉助燃空气。此外，在垃圾仓顶加设抽风系统，保证焚烧炉停炉期间垃圾储存坑的臭气不向外扩散，在焚烧主厂房内设置除臭装置，从垃圾仓顶抽出的臭气在经过除臭装置净化、脱臭后排出，以避免臭气污染环境。为了防止蚊蝇和细菌的孽生，设置药液喷洒装置，该装置由药液贮存箱和喷洒泵及胶管组成，根据季节变化定期向垃圾池内喷洒药液，进行杀菌消毒。垃圾仓顶设两台起重量12.5t，抓斗容积为8m3的桔瓣式垃圾抓斗吊车，供焚烧炉加料及对垃圾进行混合、倒堆、搬运、搅拌等，确保入炉垃圾组分的均匀及稳定燃烧。垃圾抓斗吊车轨顶标高30.5m，起重机跨度25.5m。在侧墙标高23.9m处设垃圾抓斗控制室。操作人员在这里对抓斗吊车的运行进行控制。在垃圾仓靠近焚烧间侧，标高22.9m设焚烧炉加料平台,布置有三个加料斗。在垃圾仓长度方向两端,标高22.9m处各设有一个垃圾抓斗检修孔。在抓斗需要检修时可通过一侧检修孔将抓斗下放至0.00地面，通过另一侧可放至9.00m平面，再转送至检修场地检修。垃圾抓斗吊车配有称重装置，可将垃圾装入量传送给抓斗控制室进行记录。每次读数包括垃圾净重、进料位置和时间，每个进料斗配有各自的记数器，自动分系统计量。垃圾抓斗吊具有计量、预报警、超载保护及防摆、防倾、自定位、防撞等功能。吊车控制室能够记录并显示统计记录投料的各种参数。抓斗吊车运行由抓斗吊控制室操作人员遥控操作。吊车配备手动控制、半自动控制和全自动控制三种操作控制模式。第23节 焚烧系统图2-1 焚烧系统231 进料斗及给料溜槽进料斗位于垃圾仓内靠近焚烧间侧标高22.9m处，开口尺寸5.4m7.5m。垃圾在进入进料斗后通过能使垃圾顺畅滑动的倾斜溜槽进入给料炉排。进料斗的下方设有液压传动的开/关挡板，挡板在焚烧炉启/停、维修时使用，同时可作为解除垃圾搭桥的装置。挡板可以在集中控制室内进行操作。为了监视进料斗中垃圾的料位情况及预防垃圾搭桥发生，在每个进行料斗的上方安装一个摄像头，以利于垃圾吊车操作人员进行监控。此外，料斗上装有喷淋灭火装置。溜槽通过膨胀节与进料斗相连，有利于溜槽与给料炉排衔接处的密封。为了保证垃圾能靠自重顺利下落，并能维持炉膛的负压溜槽有一定倾斜的高度。此外，为防止溜槽堵塞，从进口到出口的尺寸逐渐增大。溜槽采用双层结构，在外侧设有水套（冷却水），在溜槽着火时限制溜槽温度的升高。232 炉排系统垃圾从给料溜槽进入给料炉排，炉排上覆盖着耐火材料。给料炉排是一个容量配料机，它将垃圾从溜槽推进焚烧炉排。助燃空气不从给料炉排进，这是为了将燃烧带和垃圾供应通道分开（这样可以避免给料溜槽燃烧起来）通常情况下，给料炉排配量运动由自动控制程序控制垃圾在焚烧炉排上进行燃烧。其主要功能有： 搬运燃烧的垃圾； 传送或者转移燃烧的垃圾； 分布一次助燃风；如有需要，进行拨火。在自动控制情况下，给料炉排、滑动炉排和焚烧炉的拨火动作都由SIGMA程序控制，在焚烧炉排的末端，焚烧产生的灰渣会被推进除渣机里。2134图2-2 炉排系统图2321 给料炉排一、组成给料炉排位于溜槽的底部，给料炉排总宽度为5400mm，保证定量、均匀地将垃圾送到焚烧炉排上。每台给料炉排装有三个液压推料机，将垃圾通过给料炉排推入焚烧炉中。推料机为液压驱动，液压缸由液压站提供动力。给料炉排由3个移动框架构成，在给料平台上水平滑动。用液压汽缸进行驱动，液压缸安装在完全封闭的防尘罩内。如果有必要，每一个移动框架可以相互独立。然而，在正常条件下，两台汽缸一起运转。给料炉排向前运动的速度（给料炉排向后运动保持一固定速率）以及前伸的长度决定垃圾的供给量。二、控制给料炉排给料速度可以采用下列方式进行控制：向前运动：在中心控制系统，通过速度控制阀来控制向后运动：就地控制，通过就地流量控制液压阀。自动操作中，向前运动的速度由SIGMA进行控制注意：当锅炉出口烟气中氧气含量过低，SIGMA控制系统也可以停止给料炉排的工作。速度也可以直接通过改变控制阀命令值来进行控制。前伸长度参数可以调节，给料炉排用一位置控制线路进行控制，其工作程序如下：开始按照给定速度运行，位置定值通过一段时间速度整合来计算。每一个移动框架的实际位置要不断进行测量用一只控制器来操纵控制阀，使移动框架实际位置与设定值一致。三、运转情况正常运转时，给料炉排的运转情况如下：1 每一次反复动作开始时，快速向前运动，直到一个固定位置（压缩）。2 慢慢持续向前运动，达到规定的常规伸出长度，这时，焚烧炉内垃圾给料必须持续进行，不得间断。3 给料炉排迅速收回。4 完成每一次反复动作（向前和向后运动）后有一段延迟时间；正常情况下，延迟时间几乎没有，只有在速度控制设备或者液压速度控制阀无法正常工作时才使用。四、特殊操作压缩冲程在给料冲程的第一部分，垃圾在给料平台上进行挤压，而不是传送。为了限制挤压时间，才执行一个压缩冲程。在这个压缩冲程期间，给料平台运动速度设定为最大值，不考虑位置控制器的输出。当其中一个移动框架达到压缩冲程长度的尾端，位置控制器又开始对速度进行控制了。清炉如果焚烧炉关闭，给料平台必须全部清空。这时，操作人员需按“清空”按钮。在“清空模式”期间，给料炉排行程设为最大。只有在焚烧炉温度足够低，为了避免给料炉排因热膨胀被堵住时，才这样做。2322 焚烧炉排一、组成焚烧炉排由5个标准炉排组，以及六个液压缸组成。每一个标准炉排组都由6行不同型号的炉排组成，在焚烧过程中起着不同的作用。这些不同炉排为： 2行翻转炉排：用来拨火形成上下移动，确保垃圾层翻转移动； 2行滑动炉排：用来传送垃圾，确保垃圾燃烧层在水平方向向前运动； 2行固定炉排：不能移动。每个标准炉排组的运动是独立的，在必要时可以完全停止运行。焚烧炉炉排分别为干燥、加热、分解、燃烧、燃烬区，为了保证垃圾完全燃烬，最后1段适当加长。二、控制翻转炉排和滑动炉排的分离使操作人员可以控制炉排上的焚烧程序。而且，可以为每个部件的这些动作单独编程。炉排不同部件的机械驱动也如此。滑动炉排安装在一个可移动的框架上，通过液压活塞和连接杆来驱动。翻转炉排安装在一个轴杆上，直接使用杠杆进行旋转。杠杆也由液压汽缸驱动。对于一个标准炉排组，两行滑动炉排片都安装在同一个移动框架上，因此，也由同一液压汽缸驱动。翻转炉排有自己的液压汽缸。使用电磁阀对滑动炉排的前后运动和翻转炉排的上下运动进行控制。如果该阀发出指令，一行炉排就会向前或向后运动。一旦部件全部完成其行程，指令就会消除。行程的最后动作由限位开关进行测试。指令撤消后，电磁阀处于收回位置，滑动炉排和翻转炉排将回到静止的位置上。静止位置也由限位开关检测。对于同一炉排组，两行翻转炉排由同一个电磁阀控制，因而也同时操作。在自动操作模式下，不同部件滑动炉排和翻转炉排的运转由程序控制系统进行控制同一部件滑动炉排和翻转炉排不可能同时运转，否则可能损坏设备，因此，他们的运转相互连锁。液压汽缸由另外的设备提供： 用两只感应限位开关来检查他们的位置 对于滑动炉排，用一只均衡控制阀来调节向前伸出的速度 至于翻转炉排，用两只就地调节阀来控制其前后运动。三、运转情况在正常运转时，焚烧炉排部件持续运转情况如下： 滑动瓦片的前后运动，每一圈，前后运动次数为0-3次。 相对而言，向前运动是慢的连续运动，而向后要快些。 当滑动瓦片到达靠后位置时，滞后计时器开始启动。 滑动炉排运转期间，翻转炉排停止转动。 翻转炉排的上下运动：每一圈，上下运动次数为0-3次。 两个方向运动都快（向上和向下） 翻转运转后，有一段停滞时间（通常约5-10秒） 翻转期间，滑动炉排停止运动。 滑动和翻转运动交替进行。一圈开始时是滑动炉排运转。如果滑动和翻转都完成后，一圈就结束了。针对每一炉排组，操作人员都可以设置其翻转和滑动次数每一部件的第一行固定炉排片的温度要连续监控。如果温度太低，就会产生一个报警信号。温度太高（一般不超过350）会缩短炉排使用寿命。为了降低炉排温度，操作人员可以这样做： 增加一次风流量 增加垃圾层厚度 降低一次风预热温度。四、特殊操作（拨火）如果垃圾有问题（燃烧值很低或密度很高），就要进行拨火。在一特定时间内，只进行一次拨火操作，要停止垃圾给料和传送。拨火可以通过操作监视系统按钮来进行启动或停止。在拨火期间，正常的炉排运动就要中断，给料炉排也停止给料。一个接一个，炉排部件的翻转瓦片得到指令，但要考虑一个可调节的延迟时间。2323 Seghers-Keppel多级炉排特点 应对不同热值范围的的生活垃圾，保证正常稳定运行翻动炉排片的设置，可以在焚烧热值较低、质量较差的垃圾时，通过翻动炉排片松动料层，使垃圾较好混合，保证垃圾的完全充分焚烧，使焚烧炉的热灼减率控制在3%，以达到比较严格的技术要求。在焚烧热值较高的垃圾时，通过在控制系统中预设翻动与滑动次数的比值，来降低每组翻动炉排片的动作频率，减少垃圾在垃圾炉排上的停留时间，以保证焚烧炉处理垃圾的数量。 独立的炉排组控制系统，使焚烧炉调节比较便捷由于每个炉排组都可以单独控制，因而使焚烧炉在垃圾干燥、加热、分解、燃烧、燃烬的每个反应过程中能得到较好的控制。 炉排底部分室进风优化了燃烧空气供应,延长了炉排使用寿命炉排下部的灰斗有既能收集炉底灰，又是各个炉排组的一次风的进风口。一次风沿炉排组下进入焚烧炉，向下吹至垃圾料层，这既有效地减少了垃圾表面结焦，又能比较好地冷却了炉排片，减少了炉排片的更换率。此外，炉排选用优质材料，以及各个运动部件的精确的配合，炉排片具有很高的耐用性。炉排的漏灰经炉排下部的灰斗到炉底的湿式链板灰渣输送机，由灰渣输送机将灰渣输送到焚烧炉出渣机。233 燃烧空气系统垃圾的完全燃烧分两个阶段：第一阶段，包括在焚烧炉排不同部位进行干燥、排气和部分氧化，这一阶段在焚烧炉排的不同区域完成；第二阶段，持续氧化并完成氧化过程，这在后燃烧带区域进行，这阶段滞留时间、氧气含量、烟气温度都是有规定的（超过850C的烟气滞留时间最少为2秒）。在燃烧过程中，空气起着非常重要的作用，它提供燃烧所需要的氧气，使垃圾能充分燃烧，并根据垃圾的变化调节用量，使焚烧正常运行，烟气充分混合，使炉排及炉墙得到冷却。焚烧炉特别为低热值垃圾优化了其设计（见下面的图表）。前后炉顶的形式(配有专用喷嘴)和位置使其能对第一组件(干燥区)产生足够的热辐射,以加快干燥和点火的过程（见CFD模拟图）。此外，这种形式加速了烟气在进入锅炉之前的混合。图2-3 低热值垃圾焚烧炉和对干燥炉排热辐射（(C）的CFD模拟图绝热耐火砖的设计考虑到了焚烧炉外墙的最高温度为50。由于该焚烧炉采用多级燃烧过程设计（即：水平和垂直方向的），因而将一次风的用量降低到最小。并且,通过热解过程产生烟气。这些烟气在第一通道二次风的注入后,可彻底燃烧。在焚烧炉的后墙，设有两个可进入的人孔门。焚烧炉上还安装了适量的观察孔，每个观察孔都采用了安全玻璃和通风设施。焚烧炉的后墙还安装经过测试的彩色摄像头，用以监视炉内的火焰情况。火焰图象可以显示在控制室内的宽带显示屏上。为了监视燃烧过程，对下列数据进行了充分的记录，如：正在燃烧着的垃圾层上方的温度,和锅炉第一通道的温度，负压的读数，后燃烧区、燃烬区的氧含量。充分掌握实时的炉内燃烧工况，便于运行人员做出精确的调控，优化燃烧。2331一次风系统一次助燃风具备功能为： 为第一阶段燃烧提供氧气； 在焚烧炉排端部对灰渣进行冷却； 冷却炉排片。一、一次风吸入部件从垃圾仓顶部吸入一次风，垃圾仓里的空气在大气压下显得很低，这样，可以防止气味和灰尘散发到邻近地方。如果垃圾仓里发生火灾，必须停止从垃圾仓里吸入一次风。一次风吸入端管道安装格栅以防大的物体进入。来自给料炉排处通风口的空气必须进入一次风吸入端管道，这样可以使给料炉排中形成负压。给料炉排处必须保持通风来避免气体爆炸，如CO和未燃烬的碳氢化合物。为避免该处负压过高，安装一只带就地压力测试装置的手动蝶阀。当给料炉排处负压相对于焚烧炉显得过高，气体就从焚烧炉抽出。这需将蝶阀部分关闭以对负压进行控制，设备调试后，该蝶阀的开口不再改变。用文丘里流量测量仪对一次风吸入量进行测量。为了得到正常体积的吸入量，在吸入端公用部分安装一只温度变送器。二、空气预热器为适应高水分、低热值垃圾的特性,设置一次风蒸汽空气预热系统，通过蒸汽空气预热器将取自垃圾池的上方一次风加热至163。每台焚烧炉配置1台空气预热器，由两级组成：第一级加热的热源是低压蒸汽，来自汽机的一级抽汽，参数为1.0MPa，300。第二级加热的热源是高压蒸汽，来自汽包的饱和蒸汽，参数为4.31MPa（a），256，。在汽机的一级抽汽量不足以满足加热要求时，由主蒸汽经减温减压后补充供应。高压蒸汽和低压蒸汽疏水分别沿母管到疏水扩容器后送除氧器。为了控制一次风的加热温度，在蒸汽空气预热器的加热蒸汽进口管道上设流量调节阀，从而控制空气预热器出口空气温度。第一级加热空气出口温度为150，第二级加热空气出口温度为163。高压和低压蒸汽控制阀都由一只分段温度控制器来控制。该控制器控制一次风公用收集器的温度和两只压力控制阀。在输出在控制器较低的范围（从0%到分离值）内，就打开低压蒸汽控制阀。到达高的范围（从分离值到100%），打开高压蒸汽控制阀。分离值是可以调节的。将整个一次风流量作为控制器的前馈。 图2-4 空预器汽水系统三、侧墙冷却为最大限度避免形成碳渣，焚烧炉耐火墙要用空气进行冷却。为了最大限度提高效率，侧墙风的热量又用来对一次风进行预热。侧墙冷却风是从锅炉房来的。在吸入风机处，直接连接一个格栅和一只消音器。正常操作中，侧墙冷却风机运转速度在分段操作模式（由温度控制器来确定流量调节器的定值以及来调节侧墙后面的温度）下将自动进行调节，。风机冷风流量不能直接进行调节，但可以通过风机曲线、压力差测量和空气温度测量进行计算。风机曲线在厂房里测量制作。用手动阀将侧墙冷却风分配到各个冷却区域。侧墙冷却风管加热过的部位里面温度约为270C。因此，该管道要完全隔离开来。热的侧墙风通过几个管口注入一次风管，这样可保证与来自空气预热器较冷的一次风进行充分混合。加热后的一次风在与侧墙冷却风混合后风温将提高到180，由5台一次风机送到焚烧炉排下的灰斗空气接口。侧墙冷却风机上安装一只变频器。使用一只主-从调节装置，使侧墙冷却风管热的一端保持不变。主从调节装置包括一只温度控制器（主）和流量控制器（从）。风机的速度可用下列3种方法进行调节： 1、“手动操作”：操作人员选择流量调节器的出口阀（这样，来调节风机运转速度）。手动方式仅在流量测量仪不能正常工作时采用。 2、“自动控制流量”：操作人员只需选择一个流量控制器设定值（这样，来调节风机空气的流量）。调节器将调节风机旋转速度来得到设定的侧墙冷风流量。 3、“分段操作”：由温度控制器来确定流量调节器的定值以及来调节侧墙后面的温度。四、一次风机使用5台压力送风机将一次风输送到焚烧炉，每台风机分别按干燥、加热、分解、燃烧和燃烬各燃烧过程对应给炉排段供风。通过风机上压力差、风机运转速度和典型的风机曲线来计算每台风机流量。计算结果用于自动控制燃烧系统。通过单独的风管将一次风引送到炉排部件下面的灰斗。由于靠空气冷却焚烧炉产生压力下降有限，因此，在一次风机压力部分安装手动阀来提高风机后面的压力。一次风沿着炉排片流过，这样来对炉排片进行充分冷却。前面三个部件都分别有一只压力变送器，操作人员可以通过三只变送器得知每一炉排垃圾层厚度。焚烧炉排部件1灰斗里的压力变送器也可以使用自动燃烧控制程序。一次风沿炉排组下部进入焚烧炉，向下吹至垃圾料层，有效地减少了垃圾表面结焦。此外，使用各自独立的风机可以对不同炉排区域的工况进行更有效和更准确的控制，任何一个炉排段供风量的变化都不会影响其他炉排段的供风量。一次风机要安装一只变频器。用主-从调节装置来控制一次风机速度。该主-从调节装置包括一个SIGMA控制器（主）和流量控制器（从）。1、流量调节装置有三种不同操作模式： “手动操作”：操作人员确定流量调节器的输出值（这样来调节风机速度）。这方法只有在流量仪表不能正常工作时才使用。 “自动操作模式”，操作人员确定一个力量控制器定值（来控制风机空气流量）。可以使用调节器改变风机旋转速度来使一次风流量达到定值。 “分段操作”，调节器的定值由SIGMA 燃烧控制系统来确定。通常使用分段操作模式来自动调节一次风机。2、由于下列诸多原因，不建议采用手动方式来运做一次风机： 流量控制器（从）使一次风流量值保持不变，并不受垃圾层厚度（或压力下降）影响。 如果在一次风机保持定速运转情况下，一次风流量减少，垃圾厚度就要增加（由于压力下降更多）。这种改变一次风的做法对燃烧程序的调节不利。 如果一次风的改变对垃圾层厚度无影响，垃圾层厚度和灰斗里压力就不可能有任何联系。相反，如果一次风保持不变，灰斗里压力改变，则垃圾层的厚度就要发生变化。2332二次风系统二次助燃空气功能为： 给燃烧最后阶段提供氧气（继续完成氧化）； 通过冷却烟气来控制焚烧炉出口温度； 加强空气和烟气的混合，以达到完全燃烧（即CO和未燃烧的碳氢化合物含量低）。二次风来自锅炉房顶部。在风扇的空气吸入口安装一格栅以防大块杂质掉进风管，供到焚烧炉的二次燃烧室。二次风的喷嘴布置在二次燃烧室的前后墙，喷嘴的数量、位置由计算机模拟程序（CFD）决定，以保证燃烧室烟气产生湍流，使有害气体充分分解，和可燃气体完全燃烧，降低了烟气中CO等污染物的含量。每台焚烧炉配置1台二次风机，风机由变频器控制。将焚烧炉间的高温空气由二次风机抽吸送到炉内燃烧，改善了焚烧间运行人员的工作环境，又充分利用了焚烧炉间高温空气的热量，提高了焚烧炉的效率。二次风通过两种不同尺寸的24只入口管进入过燃烧带。不同尺寸的两只入口管正对着安装，这样可以造成空气最大限度的混合。二次风流量使用单独的文丘里流量测量器进行测量。一台频率控制风机引导二次风进入过燃烧带。电机的温度一直由三只PTC-传感器进行监视，他们可以直接通过频率转换器停止电机转动。就地按压频率转换器上的复原按钮就可以重新启动电机。风机前后，装有两个膨胀节来缓冲风机的振动。正常运转时，二次风速度由SIGMA控制。用变频驱动器的模拟输出装置来显示流经风机的电流。 若电流过高，会有报警；如果过低，变频驱动器就会让风机停止转动。两只消音器安装在二次风机向上和向下流动的风管里。就地压力计将显示每一台控制器的压力。通过调节手动阀来设定两台控制器的压力。在设备调试期间，这些阀只设定一次，而且，由于下列原因，永远不得关闭： 首先，在入口，二次风将与流动的烟气形成紊流，这样能与烟气更好地混合，降低腐蚀危险。 其次，在“迅速停止燃烧”过程中，一定要保证新风的注入，这样可以减少形成一氧化碳爆炸的危险。234 出渣系统 出渣系统包括湿式螺旋灰渣输送机、除渣机、渣仓和渣抓斗吊以及出渣料斗组成。垃圾经充分燃烧后,在焚烧炉排的端头燃烬的炉渣由出渣斗掉入除渣机冷却水中冷却,温度由450左右冷却降低到60。除渣机中的渣经挤压脱水后从出渣机推出,由溜槽滑落到标高-4m深,宽5m，长42m的渣仓,然后用渣抓斗抓到出渣料斗中,排入汽车送至填埋场填埋处理。炉排漏渣料斗位于炉排下，炉排漏的残渣经由湿式螺旋灰渣输送机送至除渣机，再由除渣机排落入渣仓。图2-5 灰渣及飞灰系统灰渣运输机在炉排滑动和翻转过程中，小部分灰渣会经过炉排掉进炉排下面的滤渣运输机里。灰渣输送机的水位要保持不变，靠自来水补给，其作用为：冷却滤渣；在锅炉与焚烧炉之间起封闭作用，使焚烧炉里的负压得以维持；各炉排间进行气锁。水位在一个隔离容器里进行调节，该容器与主灰渣输送机相通。在这个隔离容器里安装一只水位开关来检测需要的水位。如果开关显示水位偏低，电磁阀将被打开。如果开关重新检测到水位，电磁阀又关闭一段时间。如果低水位时间过长，就会发出一个低水位报警。为了减少出现水锤现象，在电磁阀上游安装一只针型阀。手动打开球阀进行首次迅速注水，如果能达到标准水位，在正常运行中，这只球阀关闭。为防止溢出，要预先考虑好排水沟的问题，以及一个下下限水位报警。如果有下下限报警发出，操作人员必须采取必要措施解决问题，因为水位低于下下限，不能保证气封。打开球阀对灰渣运输机进行排水。如果排水管被灰渣沉积物堵住，打开球阀，将沉积物用棍子拨开。灰渣输送机在连续运转，由链条运输机把滤渣送至除渣机，链条的运转由速度开关进行监视，该开关可以发出低速报警信号。除渣机经过滤的灰渣和焚烧炉底部的灰渣进入推动机的除渣机。两个液压活塞推动机轴，该轴与推动机相连。这样，垃圾被挤压，多数水份被挤压出来，流进底部灰渣坑里。除渣机的水位要保持不变，靠自来水补给其作用为：冷却底部灰渣；阻止渗漏的空气进入焚烧炉，这种空气影响燃烧过程，并且在烟气中增加不完全燃烧产物（CO、挥发性有机物质）。除渣机里水的温度要不断进行监测。两个同时运转的液压汽缸为除渣机推动器提供驱动力。水位的调节与灰渣输送机相同。235 点火及辅助燃烧器每台焚烧炉配1台点火燃烧器和1台辅助燃烧器。点火燃烧器位于炉后墙出渣口的上方，其出力为焚烧炉额定热负荷的20%，启动燃烧器既可用于焚烧炉启动点火，也可用于低热值垃圾的辅助燃烧。焚烧炉启动过程中，在垃圾送入焚烧炉之前，启动燃烧器和辅助燃烧器一起将焚烧炉的温度升高到850。点火燃烧器包括风机、油过滤器、压力开关、安全阀、燃烧控制挡板、风门调节系统、电子点火、火焰监测、电磁阀、调节阀等。辅助燃烧器位于焚烧炉二次风引入处，即焚烧炉上升烟道与余热锅炉衔接处的下方。该燃烧器在锅炉启动、停炉以及为确保烟气温度在850停留2秒时自动投入。辅助燃烧器的启动、关停都由中央控制室根据检测到的燃烧室温度由SIGMA控制系统自动完成。辅助燃烧器的着火端与炉排和炉墙的距离有足够远的距离，燃烧器设置保证烟气流成为湍流，从而得到更加均匀的温度场。辅助燃烧器为压缩空气雾化、电点火、空气冷却燃烧器，包括先导式燃烧器和主燃烧器，非伸缩式。因此，在备用状态下，辅助燃烧器需要冷却风冷却。辅助燃烧器和启动燃烧器的总加热能量力大于焚烧炉额定热负荷的50%。图 26 焚烧炉燃烧系统第24节 余热锅炉系统图2-7 余热锅炉烟气系统为恢复来自燃烧过程烟气的能量，在焚烧炉下游安装一台余热锅炉。本厂余热锅炉为立式4通道、单锅筒、自然循环水管锅炉，位于焚烧炉的上部。通过吸收烟气热量，使锅炉里产生高压过热蒸汽，但热烟气温度必须能满足锅炉下游烟气净化要求。余热锅炉由水冷壁、锅筒、对流管束、过热器及省煤器等组成，焚烧炉出来850的烟气，首先被焚烧炉上部第一通道的水冷壁管吸收部分热量，然后烟气继续冲刷屏式受热面及过热器，烟气中大部分的热量在这里被吸收，最后经过省煤器时将剩余的热量再吸收一部分，然后排至烟气净化系统，排烟温度为200225。锅炉给水温度130,锅炉给水经除氧器由给水泵送来，经省煤器预热后送至锅筒，然后经水冷壁和屏式受热面进一步加热,产生出汽水混合物进入锅筒。饱和蒸汽在锅筒内被分离出来,经过过热器进一步加热,最后产生出过热蒸汽,送往汽轮机。过热器中部有喷水减温器,用减温水来调节蒸汽出口温度。 给水省煤器系统在进入省煤器前，锅炉给水入口水温由汽包里预热器进行控制（通过3通阀）。其次，锅炉给水在进入汽包前流过省煤器， 蒸发系统锅炉蒸发系统是按自然循环规律来运作的，本系统主要包括下列各项： 汽包内部水汽分离设备。 竖向侧墙 锅炉通道里蒸发器 带上水管和下水管的锅炉水循环系统 过热器系统来自汽包的蒸汽要流经过热器。为使蒸汽的各个参数在整个操作范围内得到实现，过热器的安装分两部分，中间安装一台减温器来控制蒸汽温度。 排污&取样系统为控制锅炉水汽质量，取样点和控制仪表设置如下： 锅炉水（汽包） 饱和蒸汽 过热蒸汽 锅炉给水在启动期间，在汽包上安装紧急和持续/断续排污装置，用来迅速调节汽包水位，以防水位过高。如果水质太差，还可用来将大量的水从汽包里排除。 化学药品配量系统为使锅炉水质满足要求，要向给水里添加化学药品。排水和通气锅炉所有压力部分都设计成可以完全排放。因此，在锅炉底部不同地方都安装有排水阀。所有排水都收集到底部排污池。为保证锅炉给水质量，在锅炉不同高点安装清除装置。所有高压管道向下与大气压管道相连处安装双阀。这样可以使气密性更可靠。主切断阀安装有清除装置和启动旁通阀图 28 锅炉汽水系统图第3章 烟气净化第31节 烟气污染物的排放烟气净化系统的目标是要保证烟氢气中污染物的排放值在国家标准的限值范围以内，本厂烟气净化系统SO2的脱除率大于75%，HCI的脱除率大于97%，烟尘的净化率大于99.8%,排放情况如表3-1。在生活垃圾焚烧过程中，产生含有大量的污染物(如颗粒物、酸性气体、金属等)，这些物质视其数量和性质对环境都有不同程度的危害。因此，焚烧烟气在排入大气之前，必须进行净化处理，使之达到排放标准。高效的焚烧烟气净化系统的设计和运行管理是防止垃圾焚烧厂二次污染的关键。表3-1 大气污染排放限值和设计保证值污染因子单位欧盟标准（1992）国家标准（2000）本厂保证值本厂期望值颗粒物mg/mn330803010HCLmg/mn350 755030HFmg/mn32-21SOXmg/mn3300260300150NOXmg/mn3-400-350COmg/mn310015010050TOCmg/mn320-2020Hg及其化合物mg/mn30.10.20.10.05Cg及其化合物mg/mn3 0.1 0.10.10.1重金属mg/mn36Pb1661二噁英类ngTEQ/mn3-100.10.1烟气黑度林格曼-1-注: 1）本表规定的各项标准限值,均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。2）烟气最高黑度时间，在任何1小时内累计不超过5分钟。从表可见，正常运行时烟气污染物排放浓度可以同时满足国家排放标准欧盟号烟气排放标准（二噁英排放执行欧盟号烟气排放标准）；据深圳南山垃圾焚烧厂（工艺设备完全相同）运行监测数据，烟气中各污染物排放均达到欧盟号烟气排放标准，二噁英排放值仅为欧盟号烟气排放标准值的30%左右。第32节 工艺流程简述垃圾焚烧炉工艺中虽然采取了保证炉膛温度高于850并持续时间2秒以上的有效控制措施以尽量减少焚烧烟气中二噁英的产生量，但垃圾焚烧产生的烟气中仍含有HCl、SO2等有害气体和大量烟尘，为避免造成环境污染，必须对烟气进行净化处理。图3-1 半干法烟气处理系统半干法作为一种实用而高效的烟气净化工艺获得广泛的工程应用。其净化过程是喷入石灰浆将烟气从高温冷却到低温的同时，与烟气中的酸性气体反应并得到干燥的盐类产物，再用除尘器加以回收。即将水、石灰浆雾化成很细的雾滴与烟气中的酸性气体进行充分的传质传热，不但提高了效率，同时也可以使反应生成物得到干燥，最终得到易处理的干粉状生成物。为确保二噁英达到欧盟号烟气排放标准和保证重金属等有害物质达到欧盟号烟气排放标准，采用添加活性炭吸附的辅助净化措施。依据生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2001和活性炭吸附工艺要求，净化工艺必须采用布袋除尘器对烟气进行除尘。本厂采用半干法+活性炭吸附和布袋除尘器的净化工艺流程，有效控制HCl、SO2等有害气体和烟尘的排放。吸收剂采用石灰浆。 整个烟气净化系统主要由五个部分组成： 石灰浆制备系统； 半干法反应塔（旋转喷雾干燥脱酸反应塔）； 活性炭喷射吸附； 布袋除尘器； 飞灰输送系统和灰仓；此外，烟气最终由引风机送入烟囱排向大气。经余热锅炉回收热量后温度为216的焚烧炉烟气，进入旋转喷雾干燥脱酸反应塔同塔顶旋转喷雾器喷出的石灰浆雾滴充分接触，反应生成粉末状钙盐，达到降温和脱除烟气中有害气体SO2、HCl及吸附其他有害成分的目的。活性炭经定量装置直接送入旋转喷雾干燥脱酸反应塔的烟气出口管道，以进一步吸附二噁英和重金属等有害物质。含尘及活性炭的烟气进入布袋除尘器，收集下来的粉尘经二级刮板输送机输送到灰仓。净化后的烟气通过引风机送往80m烟囱外排。布袋除尘器以及活性炭喷射用的压缩空气由空压机站供给。为了防止开炉时烟气温度过高或过低导致烧袋或布袋粘结，布袋除尘器设有旁路烟道，使烟气不经布袋直接送往烟囱。第33节 工艺过程331石灰浆制备系统石灰浆是一种浆状熟石灰Ca(OH)2，喷入烟气，作为一种试剂来去除烟气中的酸性物质。石灰浆在现场用生石灰CaO进行制备或熟化。整个系统包括一个带缓冲料斗的石灰仓、一个定量螺旋输送机、一个石灰浆配制槽（消化槽）、一个稀释仓、两台循环泵、以及一条循环路线。全厂3套烟气净化系统共用1套石灰浆制备系统