針對(duì)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(guó)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(guó)外技術(shù)分析

中國(guó)通過(guò)僅僅引入國(guó)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(guó)外經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)外會(huì)通過(guò)增加煅燒過(guò)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(guò)程的目的。通過(guò)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(shí)別功能，可以精確地對(duì)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(guó)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(guò)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(wèn)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(guò)程中，往往會(huì)對(duì)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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)短及給料速度會(huì)對(duì)料床垃圾厚度產(chǎn)生直接影響。

其次，調(diào)整風(fēng)門開(kāi)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(kāi)大燃燼區(qū)風(fēng)室的風(fēng)門，投入或開(kāi)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(kāi)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(kāi)度，若料床垃圾較薄要減小風(fēng)門開(kāi)度，且要結(jié)合實(shí)際狀況靈活調(diào)整風(fēng)門開(kāi)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(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)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(guó)城市生活垃圾處理的主要設(shè)備。

2016年年末全國(guó)城市共有生活垃圾無(wú)害化處理場(chǎng)(廠)940座，比上年增加50座，日處理能力62.1萬(wàn)噸，處理量1.97億噸，城市生活垃圾無(wú)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(wèn)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(wú)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(wèn)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(wú)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(guó)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(lái)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(guó)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(guó)城市生活垃圾特性變化對(duì)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(guó)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(kāi)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(cè)、火焰監(jiān)測(cè)、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(guò)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(chǎng)與料層厚度監(jiān)測(cè)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(cè)控與接口等技術(shù)。

(1)垃圾熱值計(jì)算模塊通過(guò)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(chǎng)監(jiān)測(cè)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(cè)較為困難。這里所說(shuō)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(lái)說(shuō)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(duì)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(tái)高溫?cái)z像設(shè)備，可覆蓋的爐排的燃燒段、烘干段，通過(guò)火焰輻射溫度場(chǎng)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(cè)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(guò)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(yè)在控制界面中，使操作人員對(duì)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(guó)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(kāi)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(yǔ)

總之，在采用焚燒模式處理垃圾的過(guò)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