垃圾焚燒爐的燃燒過程是如何控制的？
2025-10-21 17:02:36
kenengadmin
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垃圾焚燒爐的燃燒過程是如何控制的
垃圾焚燒爐的燃燒過程控制是一個復雜而精細的系統(tǒng)工程，其目標在于實現(xiàn)垃圾的穩(wěn)定、高效、環(huán)保燃燒。本文將詳細探討垃圾焚燒爐的燃燒過程控制，包括影響因素、控制策略以及技術(shù)細節(jié)等方面。
一、垃圾焚燒的影響因素
影響垃圾焚燒的因素主要包括生活垃圾預(yù)處理、停留時間、爐溫、湍流度和過剩空氣系數(shù)，俗稱“3T+E”控制。
生活垃圾預(yù)處理：爐排爐對垃圾入爐前粒度要求不高，不需要篩選、破碎等預(yù)處理，只需垃圾在貯坑內(nèi)自然沉降、壓縮脫水、部分發(fā)酵即可。一般貯存4～6天，但不同地域不同時節(jié)，貯存時間可適當延長或縮短。
停留時間：垃圾在爐內(nèi)的停留時間必須大于垃圾干燥時間與垃圾燃燒時間的時間之和。停留時間是否足夠的考核指標為爐渣的熱灼減率，它是判定焚燒爐燃燒正常與否最有力的依據(jù)。同時定期測定熱灼減率還可以檢驗焚燒爐的異常和老化程度。
爐溫：焚燒溫度是垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣在一燃室中上部的溫度，此處溫度須高于850℃。如果低于850℃，輔助燃燒器自動投入運行。煙氣在850℃左右的爐膛內(nèi)停留時間達到2秒，或在1000℃左右的爐膛內(nèi)停留1秒，或在1200℃左右的爐膛內(nèi)停留幾毫秒，二次污染物二噁英就可以完全分解。
湍流度：增大湍流度能削弱爐內(nèi)的還原性氣氛，減少灰飛中C和CO含量，使各種垃圾組分所產(chǎn)生的有機氣體、二噁英及其前驅(qū)物能進行充分氧化燃燒，抑制二噁英的再合成，減少二次污染。
過剩空氣系數(shù)：由于垃圾成分復雜多變，過剩空氣系數(shù)對垃圾燃燒狀況影響很大。過剩空氣系數(shù)太小，垃圾燃燒不充分，產(chǎn)生大量二次污染，增加煙氣凈化負擔，易在燃盡爐排處造成二次燃燒；過剩空氣系數(shù)太大，爐膛溫度降低，傳熱性能變差，排煙溫度升高，熱效率下降，而且一次風機、引風機出力增大，電廠能耗增大。
二、垃圾焚燒過程階段
就垃圾在爐排上的焚燒過程而言，可以分為3個階段：
第1階段：垃圾干燥脫水、烘烤著火針對我國高水分、低熱值垃圾的焚燒，這一階段必不可少。一般為了縮短垃圾水分的干燥和烘烤時間，該爐排區(qū)域的一次進風均經(jīng)過加熱（可用高溫煙氣或廢蒸汽對進爐空氣進行加熱），溫度一般在200℃左右。
第2階段：高溫燃燒通常爐排上的垃圾在900℃左右的范圍燃燒，因此爐排區(qū)域的進風溫度必須相應(yīng)低些，以免過高的溫度會損害爐排，縮短使用壽命。
第3階段：燃燼垃圾經(jīng)完全燃燒后變成灰渣，在此階段溫度逐漸降低，爐渣被排出爐外。
三、燃燒過程控制策略
燃燒爐燃燒控制主要是對垃圾給料、垃圾層厚度、爐膛負荷、出口煙氣中O2濃度的控制。
垃圾給料控制垃圾給料在入爐前應(yīng)反復抓放松散垃圾，然后合理選擇推料器運動行程和停留時間。行程過大或停留時間縮短將會導致進入爐膛垃圾過多，干燥段不能充分干燥，垃圾著火時間推遲，造成爐溫不穩(wěn)定；行程過小或停留時間長，將導致垃圾供料不足，出現(xiàn)缺料現(xiàn)象，引起爐內(nèi)溫度降低。
垃圾層厚度控制合理調(diào)整垃圾層厚度才能使垃圾穩(wěn)定燃燒。垃圾層太厚，導致干燥段不能充分干燥，燃燒段負擔加大，燃燒不完全，燃盡段可能產(chǎn)生大火，殘渣熱灼減率加大。垃圾層太薄，垃圾處理量達不到要求，且爐排暴露在高溫條件下，易引起高溫腐蝕，燃燒不穩(wěn)定，造成焚燒爐負荷大幅度波動。
爐膛負荷控制垃圾焚燒電廠以垃圾處理為主要目標，每天需要完成額定的焚燒垃圾量，故爐膛負荷比較高，一般為額定負荷的90%～100%，但由于垃圾成分復雜，熱值不穩(wěn)定，使爐膛負荷波動頻率大，根據(jù)爐內(nèi)燃燒工況、調(diào)節(jié)爐排給料和一次風風量可以控制好爐膛負荷。
出口煙氣中O2濃度控制GB18458—2014生活垃圾焚燒污染控制標準中要求焚燒爐出口煙氣中氧含量在6%～12%間。煙氣中CO濃度上升，O2濃度下降，說明空氣供給不足。舔度主要是通過調(diào)節(jié)燃盡爐排下的空氣流量，調(diào)整空氣流量時，應(yīng)注意燃盡爐排的溫度和熱灼減率，空氣流量過大影響爐膛溫度和煙氣溫度，煙氣中氧含量增多，鍋爐出力下降。空氣流量過小，則燃盡區(qū)的垃圾不能充分燃盡，影響垃圾熱能利用率，熱灼減率上升。
四、燃燒空氣量控制
影響燃燒空氣量的因素有四個，其中焚化量與垃圾熱值為相依關(guān)系，焚化量的多寡，隨垃圾熱值的高低而變動。因爐體本身設(shè)計容量為定值，且實際操作時，垃圾熱值不穩(wěn)定，所以此兩大因素無法列入公式計算。
雖然垃圾熱值與焚化量時時刻刻都在變動，但可由控制爐床速度和調(diào)整燃燒空氣量的交相配合，使其達到穩(wěn)定的蒸汽產(chǎn)量。在燃燒理論中，燃燒時所需的空氣量，可以考慮為燃燒所生熱量的函數(shù)，在安裝有余熱鍋爐的焚燒爐場合，燃燒熱量可置換為余熱鍋爐的蒸汽蒸發(fā)量（Qb），而空氣燃燒后的殘余氧濃度，也可真實的反應(yīng)其燃燒狀態(tài)，因此燃燒所需的空氣量（F）可使用下列經(jīng)驗公式：
F=1000×a×Qb×[21/(21-O2)]+b-F2
Qb：蒸汽蒸發(fā)量；O2：煙氣含氧量；系數(shù)a為燃燒空氣量與蒸發(fā)量的比例關(guān)系，其值是根據(jù)該區(qū)域垃圾性質(zhì)、爐體特性而決定；b、F2二系數(shù)為ACC計算機面盤的微調(diào)值，經(jīng)過一段相當時間實地運作調(diào)整后決定。
求得送入爐內(nèi)的燃燒總空氣量（F）后，接著就要把空氣以不同的比例分配到爐體個進氣口，此項運算動作成為“比率演算”。
經(jīng)過ACC運算完成的結(jié)果，可視為：“爐體為達到理想燃燒狀態(tài)，對各控制元件下達的設(shè)定值（SV）”，此運算結(jié)果必須經(jīng)過全廠DCS控制中心，作統(tǒng)籌的指令調(diào)整和必要的信號轉(zhuǎn)換后，再傳送至現(xiàn)場的各個設(shè)備。同樣的，由現(xiàn)場傳回的回饋信號也必須透過DCS再送回ACC作必要的調(diào)整和補正動作，所以DCS在此扮演著ACC與現(xiàn)場控制設(shè)備兩者之間的連接口。
五、爐排技術(shù)
爐排是垃圾焚燒爐的核心部件之一，不同的爐排技術(shù)有不同的特點和適用場景。
傾斜往復運動爐排傾斜往復運動爐排，根據(jù)爐排運動的方向，可以分成逆向推動往復運動爐排和順向推動往復運動爐排。逆推往復運動爐排由1排固定爐排與1排活動爐排交替安裝構(gòu)成。爐排運動方向與垃圾的運動方向相反，其運動速度可以任意調(diào)節(jié)，以便根據(jù)垃圾的性質(zhì)及燃燒工況調(diào)整垃圾在爐排上的停留時間。爐排在爐內(nèi)約呈26°傾角。由于傾斜和逆推作用，底層垃圾上行，上層垃圾下行，不斷地翻轉(zhuǎn)和攪拌，與空氣充分接觸，有較理想的燃燒條件，可實現(xiàn)垃圾的完全燃燒。順推往復階梯爐排的推力方向與垃圾運動方向一致，為保證垃圾在爐內(nèi)有充分的停留時間，通常爐排長度較長，爐排設(shè)計成分段階梯式，且各段均配有獨立的運動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，爐排的傾角也較逆推的小。垃圾的橫向及跌落運動，使垃圾的翻轉(zhuǎn)與攪拌比不分段的爐排和滾動爐排要更加充分，能保證新進入爐膛的垃圾及未燃燒的垃圾暴露在燃燒空氣之中，得到充分燃燒。
滾動爐排滾動爐排是由1組直徑為1.5m的空心圓筒組成的機械爐排，滾筒呈20°傾斜，自上而下排列。垃圾在加料機的推動下進入爐膛，在滾筒的旋轉(zhuǎn)作用下，慢慢前行，由于滾筒面的起伏而得到翻轉(zhuǎn)和攪拌，與來自滾筒下面的空氣充分接觸燃燒。因此，在處理不同種類的垃圾時，適應(yīng)范圍較廣。
水平雙向逆動焚燒爐水平雙向逆動焚燒爐的特點是采用水平式爐排，雙層給料，給料厚度均勻。在垃圾運動方向，爐排片一排固定，一排運動。通過調(diào)整驅(qū)動機構(gòu)，使爐排交替運動，垃圾得到充分的攪拌和翻滾，達到完全燃燒的目的。