針對垃圾焚燒機(jī)械爐排爐焚燒系統(tǒng)的分析

1.機(jī)械爐排爐的特點(diǎn)

國內(nèi)垃圾焚燒爐燃燒裝置種類較多、分類清晰，主要使用的技術(shù)以爐排和流化床、回轉(zhuǎn)爐等為主，其中使用最廣泛、最熟練的為爐排式技術(shù)。垃圾爐排式焚燒裝置主要采用順推、逆推、往返推等形式，機(jī)械爐排以活動(dòng)爐排形式為主，該形式利用爐排反復(fù)移動(dòng)的方式焚燒爐內(nèi)垃圾，且燃燒十分徹底。爐內(nèi)焚燒垃圾的時(shí)候，垃圾會(huì)受高溫影響快速分解，在高溫炙烤下生活垃圾中的水分會(huì)被蒸發(fā)，該階段被稱為干燥段，其主要是幫助垃圾脫水，使其徹底干燥方便焚燒。

機(jī)械爐排爐內(nèi)的垃圾徹底脫水后進(jìn)入焚燒階段，此時(shí)空氣會(huì)從爐底流入爐內(nèi)，這樣可以避免高溫?fù)p壞爐排，同時(shí)涌入的空氣有助于垃圾燃燒，當(dāng)垃圾燒盡成灰后進(jìn)入冷卻階段，待徹底冷卻即可排除灰燼。需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，在機(jī)械排爐設(shè)計(jì)階段，必須保證能夠在爐子里面徹底處理垃圾焚燒產(chǎn)生的毒氣，所以要合理運(yùn)用高溫徹底分解毒氣。

2.國外技術(shù)分析

中國通過僅僅引入國外爐排技術(shù)提高自身的垃圾焚燒處理能力、彌補(bǔ)自身垃圾焚燒處理技術(shù)落后的缺陷，所以我們要積極的學(xué)習(xí)、借鑒國外經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，國外會(huì)通過增加煅燒過程的方式處理較高含水量的垃圾，通常以四段或更多段技術(shù)完成垃圾脫水、干燥、焚燒、排灰等處理工作。

同時(shí)，還會(huì)引入自動(dòng)化工序設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化監(jiān)管、控制燃燒過程的目的。通過直接操控機(jī)械設(shè)備進(jìn)行垃圾焚燒工作，將避免工作人員收到垃圾焚燒產(chǎn)生的毒氣影響。與此同時(shí)，機(jī)械控制模式還具備垃圾特征自動(dòng)識別功能，可以精確地對垃圾燃燒、冷卻時(shí)間加以控制，而且采用的水冷、風(fēng)冷模式也有效的保護(hù)的垃圾機(jī)械焚燒爐爐排。

垃圾焚燒機(jī)械爐爐排的關(guān)鍵技術(shù)及燃燒控制方法

2.1.自動(dòng)燃燒控制技術(shù)及方法

自動(dòng)燃燒控制技術(shù)系統(tǒng)是中國大陸諸多垃圾機(jī)械排爐焚燒工廠使用的系統(tǒng)之一，該技術(shù)可以提高垃圾焚燒的自動(dòng)化水平、燃燒效果。當(dāng)機(jī)械排爐內(nèi)填滿各種垃圾后，自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)會(huì)自主分析垃圾種類、并進(jìn)行處理，而工作員工還可以利用燃燒控制技術(shù)系統(tǒng)反饋信息掌握機(jī)械爐爐排運(yùn)行情況，并通過系統(tǒng)做出調(diào)節(jié)動(dòng)作，使?fàn)t排運(yùn)行穩(wěn)定性得到保障；同時(shí)，還可以利用控制系統(tǒng)及時(shí)處理其他問題，提高燃燒控制效果。

2.2.合理設(shè)計(jì)、制造垃圾焚燒機(jī)械排爐爐排

高溫是保障垃圾焚燒處理效果的基礎(chǔ)，所以必須選擇耐高溫的材料制造爐排。通常合金鋼是爐排首選材料，它具有耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等特點(diǎn)。在焚燒垃圾的過程中，往往會(huì)對爐內(nèi)分布的溫度提出詳盡要求，所以應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)燃燒溫度狀況合理設(shè)計(jì)爐排，設(shè)計(jì)、制造與爐內(nèi)燃燒狀況相符的爐排形狀，所以制造爐排的材料應(yīng)具備可塑性。另外，要將Cr、Ni、Mo等合金元素加入爐排制造材料中，提高爐排耐高溫、抗腐蝕、易塑性的效果，延長爐排使用壽命。

2.3.科學(xué)調(diào)控垃圾焚燒機(jī)械爐爐排速度及給料的行程與速度、風(fēng)門開度

首先，要根據(jù)爐排速度與運(yùn)行時(shí)間，科學(xué)調(diào)整爐排給料器的形成、給料速度，確保料床垃圾厚度符合處理標(biāo)準(zhǔn)，提高燃燒效果。一是，若設(shè)置的給料器與速度及爐排運(yùn)行及停止時(shí)間一樣，爐排速度越快料床垃圾越薄、速度越慢則料床垃圾越厚。若確定了爐排速度，則給料行程長短及給料速度會(huì)對料床垃圾厚度產(chǎn)生直接影響。

其次，調(diào)整風(fēng)門開度。如煙氣含氧量低(5%以下)，可關(guān)小主燃區(qū)風(fēng)室的風(fēng)門，開大燃燼區(qū)風(fēng)室的風(fēng)門，投入或開大二次風(fēng)；如煙氣含氧量高(8%以上)，則可關(guān)小各風(fēng)室的風(fēng)門，特殊情況下可開大主燃區(qū)風(fēng)室的風(fēng)門加強(qiáng)燃燒；若料床垃圾很厚，要增加風(fēng)門開度，若料床垃圾較薄要減小風(fēng)門開度，且要結(jié)合實(shí)際狀況靈活調(diào)整風(fēng)門開度。

2.4.科學(xué)控制垃圾焚燒機(jī)械爐垃圾燃燒料床厚度

首先，結(jié)合垃圾質(zhì)量對料床厚度進(jìn)行調(diào)整。

一是，垃圾重時(shí)，要將料床垃圾控制在500±100mm較薄水平；所謂垃圾重，含義為“含有很多灰份垃圾，壓在中底部的垃圾，含有大量水分的垃圾”，此類都是密度較大的垃圾堆。

二是，輕垃圾處理時(shí)，要將料床垃圾控制在700±100mm較厚的水平，輕垃圾含義是“灰份較低、在垃圾堆上部堆積的垃圾；”此類垃圾密度都比較小。

三是，結(jié)合垃圾熱值對垃圾料床厚度進(jìn)行控制，當(dāng)熱值大時(shí)應(yīng)減輕垃圾厚度，當(dāng)熱值小時(shí)應(yīng)增加料床垃圾厚度。

其次，科學(xué)調(diào)整火床上偏厚的垃圾(料床上有超過了1000mm厚的垃圾)。一是，降低垃圾給料速度，減小給料器行程；同時(shí)，增加機(jī)械爐爐排運(yùn)行速度，結(jié)合火床長度、著火狀況，做好爐排及給料器運(yùn)行與停止時(shí)間的設(shè)置。然后，當(dāng)料床垃圾厚度較小、火床較短、爐溫不高時(shí)，應(yīng)酌情增加垃圾給料量，并增加給料器的行程。

最后，調(diào)整機(jī)械爐料床厚度的時(shí)候，要按部就班的控制進(jìn)爐垃圾總量，要防止大范圍調(diào)整引發(fā)的料床垃圾厚度不一現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.垃圾焚燒爐機(jī)械爐排式垃圾焚燒

垃圾焚燒爐機(jī)械爐排式垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)，適宜大規(guī)模處理城市生活垃圾，目前，爐排式垃圾焚燒爐是我國城市生活垃圾處理的主要設(shè)備。

2016年年末全國城市共有生活垃圾無害化處理場(廠)940座，比上年增加50座，日處理能力62.1萬噸，處理量1.97億噸，城市生活垃圾無害化處理率96.62%，比上年增加2.52個(gè)百分點(diǎn)。與日俱增的城市生活垃圾已經(jīng)成為困擾城市發(fā)展、污染城市環(huán)境、影響居民生活的社會(huì)問題。傳統(tǒng)的填埋、堆肥等垃圾處理工藝已經(jīng)不能滿足日常垃圾處理的要求，有效實(shí)現(xiàn)垃圾減量化、無害化和資源化的垃圾焚燒處理工藝是目前解決垃圾圍城問題的首選方案。

機(jī)械爐排式垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)具有處理量大、運(yùn)行可靠度較高、處理周期短、減量化顯著、無害化徹底以及可回收垃圾焚燒余熱等優(yōu)點(diǎn)，適宜大規(guī)模處理城市生活垃圾。在全球已建的2300多座生活垃圾焚燒發(fā)電廠中，機(jī)械焚燒爐使用率在80%以上，是目前國內(nèi)外城市生活垃圾焚燒發(fā)電處理的最佳處理方式。

大型機(jī)械焚燒爐具有單條生產(chǎn)線處理能力大、土地占用量少、單位垃圾發(fā)電量高、維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)，隨著垃圾焚燒發(fā)電工藝技術(shù)進(jìn)步和土地資源越來越珍貴，機(jī)械爐排式垃圾焚燒爐將朝著大型化、智能化和高效化的方向發(fā)展。

4.垃圾焚燒爐智能化燃燒控制技術(shù)

垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)是“十二五”科技支撐計(jì)劃課題“大型(700t/d)垃圾智能化焚燒成套裝備研發(fā)與示范”項(xiàng)目的重要組成部分，于2014年底經(jīng)科技部批準(zhǔn)實(shí)施，首先在福建南安3#700t/d焚燒線上進(jìn)行試驗(yàn)性工程應(yīng)用。

垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)，主要研發(fā)適應(yīng)我國生活垃圾的焚燒處理的智能化自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)(ITCC)，以求最大限度地降低我國城市生活垃圾特性變化對焚燒工況的影響，提升生活垃圾焚燒廠的自動(dòng)控制水平。

在我國投入運(yùn)行的爐排式垃圾焚燒爐通常為，啟爐時(shí)，主要根據(jù)爐膛溫度調(diào)節(jié)給料機(jī)、爐排的動(dòng)作；運(yùn)行時(shí)，根據(jù)主蒸汽流量調(diào)節(jié)；有些爐排技術(shù)也將爐渣熱灼減率、料層厚度、含氧量作為控制要素納入爐排控制系統(tǒng)。但將與爐排給料、爐排式垃圾焚燒的多因素一并納入垃圾焚燒燃燒控制系統(tǒng)還是值得研究和開發(fā)的。

垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)將入爐垃圾量、垃圾熱值預(yù)測、火焰監(jiān)測、主蒸汽流量、均勻性給料、料層溫度和厚度、燃燼率、含氧量、一次風(fēng)、二次風(fēng)配風(fēng)等多種因素均納入控制系統(tǒng)，通過多種計(jì)算、算法技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)、有效地控制給料機(jī)、逆推段爐排、順推段爐排的動(dòng)作以及入爐風(fēng)量，以實(shí)現(xiàn)大型爐排式垃圾焚燒爐均勻給料、均勻燃燒的目的。

垃圾焚燒爐智能化燃燒控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)主要包括：爐膛火焰輻射溫度場與料層厚度監(jiān)測技術(shù)、垃圾熱值計(jì)算校核控制系統(tǒng)和風(fēng)量配比方案與控制算法與技術(shù)，生活垃圾熱值在線計(jì)算算法軟件包的應(yīng)用，垃圾焚燒爐在垃圾熱值不穩(wěn)定情況下的風(fēng)量配比方案與控制算法，垃圾焚燒廠運(yùn)行的控制參數(shù)模糊化在線調(diào)整技術(shù)、與DCS的協(xié)調(diào)技術(shù)、數(shù)字化測控與接口等技術(shù)。

(1)垃圾熱值計(jì)算模塊通過垃圾焚燒爐主蒸汽量實(shí)時(shí)累積以及垃圾焚燒爐入爐垃圾量的實(shí)時(shí)累積數(shù)據(jù)，結(jié)合鍋爐熱平衡反向?qū)崟r(shí)計(jì)算垃圾入爐熱值，直接以數(shù)據(jù)反映在主控制界面上。垃圾焚燒爐熱平衡原理圖主控制界面帶有垃圾熱值實(shí)時(shí)數(shù)值

(2)垃圾焚燒爐燃燒段溫度場監(jiān)測由于大型爐排式焚燒爐的體積較大，爐內(nèi)的溫度分布是不均勻的，即爐內(nèi)不同部位的溫度不同，且爐排中央部位監(jiān)測較為困難。這里所說的焚燒溫度是指燃燒段垃圾焚燒所能達(dá)到的最高溫度，一般來說位于燃燒段垃圾層上方并靠近燃燒火焰的區(qū)域內(nèi)的溫度最高，可達(dá)850～1100℃。生活垃圾的熱值越高，可達(dá)到的焚燒溫度越高，則越有利于生活垃圾的焚燒。同時(shí)，溫度與停留時(shí)間是一對相關(guān)因子，在較高的溫度下適當(dāng)縮短停留時(shí)間，亦可維持較好的焚燒效果。垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)在二段式垃圾焚燒爐排的上部安裝了4臺高溫?cái)z像設(shè)備，可覆蓋的爐排的燃燒段、烘干段，通過火焰輻射溫度場軟件，將火焰強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)并反饋到DCS系統(tǒng)。垃圾爐內(nèi)火焰溫度分析系統(tǒng)軟件界面火焰強(qiáng)度數(shù)據(jù)在DCS上的顯示

(3)智能化燃燒控制系統(tǒng)智能化燃燒控制系統(tǒng)將給料機(jī)、爐排動(dòng)作相關(guān)的垃圾量、垃圾熱值、火焰強(qiáng)度、主蒸汽流量、料層溫度和厚度、燃燼率、含氧量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量等數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)定邏輯關(guān)系，自動(dòng)計(jì)算給料機(jī)、逆推爐排、順推爐排的行程、啟停時(shí)間及運(yùn)行速度；控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)單列爐排單獨(dú)驅(qū)動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)多列爐排同步驅(qū)動(dòng)。避免了運(yùn)行操作中人為因素引起的不穩(wěn)定性。

(4)垃圾燃燒段料層厚度軟件測量不同的垃圾在爐內(nèi)的料層厚度是不一致的，操作人員須根據(jù)垃圾在爐內(nèi)的焚燒效果(燃燒區(qū)域、火焰高度、亮度)，判斷燃燒狀況，合理調(diào)整料層厚度才能使垃圾穩(wěn)定燃燒。厚度太大，可能導(dǎo)致不完全燃燒和不穩(wěn)定燃燒；厚度太薄燃燒熱量不夠，又會(huì)減少焚燒爐的處理量與燃燒工況上下起伏不穩(wěn)定，因此控制料層的厚度尤為重要。通過采集爐排上下壓差，結(jié)合一次風(fēng)量和高溫?cái)z像設(shè)備取得火焰強(qiáng)度數(shù)據(jù)，建立料層厚度的計(jì)算模型，將料層厚度直接翻頁在控制界面中，使操作人員對料層厚度有直接的判斷。垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)在國家“十二五”科技支撐計(jì)劃的支持下，在700噸/日上的應(yīng)用取得了預(yù)期的效果，試驗(yàn)性工程應(yīng)用表明，自動(dòng)控制的投入較手動(dòng)控制，在爐膛溫度、垃圾料層厚度、煙氣中含氧量、爐膛負(fù)壓等方面的波動(dòng)幅度降低30%以上。反轉(zhuǎn)新世紀(jì)已開始講該控制技術(shù)應(yīng)用于中小爐型，以推進(jìn)垃圾焚燒智能化燃燒控制技術(shù)的應(yīng)用與系列化，為爐排式垃圾焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行及達(dá)標(biāo)排放提供積極、有效的技術(shù)裝備和手段。

結(jié)束語

總之，在采用焚燒模式處理垃圾的過程中，要結(jié)合垃圾焚燒機(jī)械爐使用特點(diǎn)，做好燃燒控制方法等的研究，才能提高垃圾焚燒處理效果