垃圾焚烧炉炉膛温度的影响因素.docVIP

摘要：垃圾焚烧过程的不稳定会导致大量有害物质的生成，为确保垃圾的清洁燃烧需要将炉膛温度控制在850℃以上，为此测试了焚烧炉运行的主要可控参数对炉膛温度的影响。结果表明，垃圾堆放位置在垃圾池深3～8ｍ处，并经过6d以上发酵脱水后适合焚烧；炉膛温度随给料量、一次风率和一次风温增加而增大，随过量空气系数增加而降低，其中给料量宜控制在95%～110%之间；当过量空气系数为1.6、一次风率为90%、一次风温为260℃、给料量为100%时炉膛温度达901℃。关键词：环境工程；垃圾焚烧；炉膛温度；机械炉排炉中图分类号X705　文献标识码A　文章编号1673-9108（2012）05-1709-04　　焚烧法处理城市生活垃圾具有无害化彻底、减容减重明显、便于实现资源化等特点，近年来在我国得到了较为广泛的应用[1-4]。但是，在垃圾焚烧过程中会产生二恶英类有机污染物，对人和动物有剧毒，是当今已知毒性最强的有机化合物[5]。为了控制二恶英类有机污染物的生成，需要满足垃圾焚烧过程的“3T”准则[6，7]，即焚烧垃圾需要在一定的焚烧温度和湍流强度下停留一定的时间。其中，湍流强度和停留时间可通过炉膛结构设计保证，而垃圾的焚烧温度需由实际运行调节。　　我国的城市生活垃圾目前普遍采用混合收集方式，垃圾中含有大量塑料、橡胶等燃烧后易于生成二恶英类有机污染物的物质。而且，由于垃圾组分复杂，其热值变化范围较大，使垃圾在炉内燃烧状况不稳，给炉膛温度的控制带来很大困难。而目前对控制垃圾焚烧过程产生的二恶英类有机污染物的研究主要集中在废气处理[8-10]，缺乏对垃圾焚烧过程中如何控制炉膛温度减少二恶英类有机污染物生成的研究。　　机械炉排炉是目前垃圾焚烧领域应用最广、技术最成熟的炉型[11]。鉴于此，对影响机械炉排炉炉膛温度的因素进行了实验研究，测量并分析了炉膛温度随各影响因素的变化特性，以期对垃圾焚烧厂控制炉膛温度提供参考。1实验部分1.1实验装置　　以启东垃圾焚烧厂750t/d为研究对象，实验系统如图1所示。主要包括垃圾池、进料装置、焚烧炉本体、暖风器和控制系统等几部分，其中焚烧炉采用机械炉排炉，单炉处理能力为250t/d，垃圾池容积为15000Nm3，垃圾池深10ｍ，暖风器出口一次风设计温度130℃，空预器出口一次风设计温度262℃，二次风为室温。 图1实验系统流程1.2实验材料　　为提高入炉垃圾热值和均匀度，垃圾在入炉焚烧前经过一段时间发酵，并利用抓斗使其充分混合。取若干入炉垃圾样品进行检测，检测结果的平均值Ｑａｒ,ｎｅｔ为5791kJ/kg，Ｍａｒ为33.58%，Ａａｒ为24.58%，Ｃａｒ为23.92%，Ｏａｒ为13.81，Ｈａｒ为3.16%，Ｎａｒ为0.7%，Ｓａｒ为0.25%。2实验结果与分析　　影响炉膛温度的因素包括垃圾发酵脱水、炉膛送风和给料量等。实验中测试了各因素对炉膛温度（以图1中3个温度测点的平均值计）的影响情况。2.1垃圾发酵脱水　　我国的城市生活垃圾含水率普遍偏高，因此，垃圾进厂后需经过发酵脱水，以提高入炉垃圾的低位热值。受垃圾池库容所限，垃圾堆存时间一般不超过7d。垃圾脱水主要依靠水分自身的重力和垃圾堆高的压实力，因此脱水过程需要一定时间。根据这一特点，选择了发酵时间为3～7d的垃圾进行实验。　　图2为炉膛温度对应不同垃圾发酵时间下，随垃圾堆放高度的变化情况。从图中可以看出，上层（即位于垃圾池深3ｍ以内）垃圾对应炉膛温度普遍偏低，这是由于上层垃圾脱水主要依靠自身重力，来自上部的压实力很小，脱水速度慢，使垃圾中含水率较高。在实际运行中，一般将上层垃圾用抓斗放置在其他区域，使其得到压实脱水。在沿垃圾池深度增加方向的垃圾，对应的炉膛温度呈增加趋势，这是由于随垃圾池深度增加，垃圾受到压实力增大，水分脱除率增加，提高了垃圾的低位热值。在垃圾池深度超过8ｍ后，对应的炉膛温度明显降低，这是由于实验过程垃圾池底部的一部分渗滤液未能及时排出，造成底部垃圾中含水率高所致。对位于垃圾池同一深度的垃圾，随发酵时间增加，对应炉膛温度不断升高，经过6～7d发酵的垃圾对应炉膛温度明显高于之前3～5d的。　　因此，入炉垃圾宜选择发酵时间在6d以上，且位于垃圾池深的中部。 图2垃圾发酵与炉膛温度关系 2.2炉膛送风　　炉膛送风包括一次风和二次风。一次风经过暖风器和空气预热器加热后从炉排下部进入炉膛。二次风为室温，进风口布置在炉膛喉口部，其作用是增加炉内湍流度。根据送风特点，对送风的主要可控参数包括一次风率、过量空气系数和一次风温等的变化对炉膛温度的影响进行了实验研究。为使入炉垃圾组分尽量均匀，采取了如下措施：实验垃圾在同一区域，位于垃圾池深4～7ｍ处；垃圾入炉前经抓斗充分混合。为减少实验工作量，采用正交实验的方法进行了炉膛送风的各