垃圾焚烧炉燃烧自动控制研究及运用

Research and Application of Burning Automatic Control of the Waste Incineration

Jiang Yong

（Chongqing Sanfeng Covanta Environmental Industry Co.，Ltd.，Chongqing 400084，China）

摘要： 重庆同兴垃圾处理有限公司是重钢环司首次引进世界一流的德国马丁SITY2000逆推倾斜机械炉排炉和半干式烟气净化处理技术并实现国产化制造。重庆市生活垃圾水分含量高、热值低，同兴公司焚烧炉燃烧自动控制程度低，锅炉效率低。针对以上情况，同兴公司制定了一系列详细的技术方案，并严格按照制定计划实施了相应的技术方案。

Abstract: Chongqing Tongxing Waste to Energy Company introduced the first world-class German Martin SITY2000 grate furnace and semi-dry flue gas purification technology and manufactured itself for Chongqing Iron and Steel Environment Investment Company. High moisture content and low calorific value for Chongqing municipal solid waste resulted in low automatic control and low boiler efficiency. So a series of detailed technical improvingmethods were established and implemented.

关键词： 垃圾坑 渗滤液 推料器 炉排

Key words: waste pit；leachate；feeder；grate

中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0168-02

1项目简介

重庆同兴垃圾处理有限公司是重钢环投控股及参股公司，该项目引进世界一流的德国马丁SITY2000逆推倾斜机械炉排炉+半干式烟气净化处理技术并实现国产化制造，采用悬吊立式自然循环锅炉，可使垃圾不经分选直接燃烧，特别适合中国城市生活垃圾水分含量高、热值低的特点。该炉型采用一套独立的液压系统做为炉排运动的动力，设计垃圾处理量为600吨/天，整个炉排由左至右分成四列，每列炉排由10个活动级炉排和10个固定级炉排组成，每级炉排由16块单独的炉排片通过高强度螺栓连接组成，在运行中实行同步运动，总行程为420mm。炉排片采用异形结构，其顶部角锥部分设一个风孔，作为垃圾焚烧提供氧气的一次风由这里进入炉膛。整个炉排由下至上采用24°前倾式设计，每列炉排分成上下两组，上炉排由同步的两支液压缸驱动，下炉排也由两支同步的液压缸驱动，分别为垃圾提供燃烬和灰渣输送功能。在上炉排前端是给料器，给料器高于炉排1.2米，SITY2000炉型由8个给料小车组成4组，给料小车的作用主要是将溜槽内的垃圾输送至炉排表面，同时完成垃圾的部份滤水功能，滤出的水由给料小车下部的渗沥水管输送至渗沥液池。在DCS程序中，可根据锅炉的蒸发量、炉膛温度、烟气含氧量等参数来调节给料器运行速度，循环步数及循环长度等，从而实现推料与燃烧的自动控控功能。

垃圾储坑的结构为长53米、深17米、宽15米，底部由鹅卵石铺设，垃圾坑进行了严格防腐、防渗处理。垃圾大厅有八个垃圾门供垃圾车倾倒垃圾，根据生产需要控制垃圾门的开闭。垃圾坑前墙整个底部有1.2米高的箅子，用于排放渗滤液。

该项目是公司首次引进世界一流的德国马丁SITY2000逆推倾斜机械炉排炉和半干式烟气净化处理技术并实现国产化制造。重庆市生活垃圾水分含量高、热值低，同兴公司焚烧炉燃烧自动控制程度低，锅炉效率低。针对以上情况，同兴公司制定了一系列详细的技术方案，并严格按照制定计划实施了相应的技术方案。

2改造原因

2.1 垃圾坑排水方式改造改造原因：垃圾坑内设计排水方式为垃圾坑底部前墙箅子排水，其缺点是一旦坑内料位高过箅子，箅子将被垃圾堵塞，坑内渗滤液将不能通过箅子排走。通过人工放下潜水泵的方式打水，耗时耗力耗材，排水效果不好，不便于管理。

2.2 干燥段灰斗热风管束改造改造原因：冬季气温较低，垃圾发酵不充分，进入炉膛内的垃圾含水率较高，原本在干燥段烘干的垃圾由于干燥用热风量不够，导致垃圾着火点后移，总的燃烧时间缩短，同时炉膛内热负荷不够，垃圾燃烧不充分，影响垃圾燃烧和垃圾处理量。

2.3 四列灰斗风室锁气器改造改造原因：由于焚烧炉底部的四列炉排下16个灰斗是与重力翻板阀相连，当灰斗内的灰达到一定重量后，重力翻板阀动作，将灰放入炉排下刮板机。实际运行中，重力翻板阀经常处于常开状况，用于干燥和燃烧用的热风经常从炉排下刮板机漏走，热风起不到应有作用，不利于垃圾的干燥、燃烧和燃尽。

2.4 推料平台坡度改造改造原因：进入焚烧炉料斗内的垃圾，在推料器上经过推料器和垃圾的挤压，有一部分渗滤液通过推料器下的渗滤液接收斗排走。因为推料陡坡的坡度太小，渗滤液排出不畅，将有一部分渗滤液被推到炉排，加大了垃圾的含水量，垃圾在着火前的烘干需要更长的时间和热量，不利于垃圾在焚烧炉内的燃烧。

2.5 推料器及炉排自动运行速度、一二次风的风量、风压等的调整、摸索、优化改造原因：由于进入料斗内以及炉排上的垃圾成分较复杂，含水量较高，热值较低，锅炉运行人员对垃圾在炉排上燃烧的理解不尽相同，操作水平参差不齐，导致运行人员对运行控制手段的存在差异，对各个关键运行参数调整不一致。

改造前，渗滤液收集系统不能充分收集渗滤液，干燥段热风量不能有效干燥炉排上的垃圾，进入焚烧炉的垃圾水分极重，运行人员对推料器及炉排自动运行速度、一二次风的风量、风压等关键参数的调整不一致，导致焚烧炉燃烧自动控制的时间不到运行时间的20%。如果入炉生活垃圾含水量较高，不但降低了入炉垃圾量的热值，消耗更多的热风来烘干垃圾，减少燃烧用的热风，而且增加炉排的机械负荷，不利于焚烧炉的稳定燃烧，焚烧炉自动控制几乎不太可能。如果对推料器及炉排自动运行速度、一二次风的风量、风压等的调整等关键运行参数不进行摸索、优化，将不利于垃圾燃烧自动控制。

鉴于以上情况，同兴公司希望通过对通过渗滤液收集系统和干燥热风的的一系列改造以及对关键运行参数进行优化、标准化，来实现增大渗滤液的收集、增加干燥用的热风、提高入炉垃圾吊的热值，最终达到垃圾燃烧自动控制。

3实施方案

3.1 2010年2月-3月：垃圾坑的渗滤液排放方式改进

3.1.1 原有方式在坑内垃圾较少的情况下（5000吨左右），渗滤液基本能够通过前墙廊道疏通渗滤液孔外排。在坑内垃圾较多的情况下（超过5000吨），由于垃圾坑底部前墙廊道渗滤液孔处于垃圾坑底部，料位一高，排水孔几乎被堵死，渗滤液几乎不能通过前墙廊道疏通渗滤液孔外排，只能下潜水泵打水，尽管排放渗滤液方式不理想。

3.1.2 改进方式2010年2月份在垃圾坑侧墙底部离前墙2米，每隔50cm垂直向上打一排排水孔。这样即使垃圾坑内料位较高，也能通过加强管理及时排走一部分渗滤液，操作方面，灵活性加大，排水效果明显好转，弥补了前墙廊道排水不足的缺陷，减少了部分垃圾含水量。

3.2 2010年3月-4月：干燥段灰斗热风管束改造

3.2.1 原有方式原本在每台焚烧炉的8个干燥段灰斗，通过从底部进入灰斗里的热风对炉排上的垃圾进行干燥，由于干燥段热风风量不够，干燥效果不理想，垃圾进入燃烧段水分较重，不导致垃圾着火点后移，同时炉膛内热负荷不够，垃圾燃烧不充分，影响垃圾燃烧和燃尽。

3.2.2 改进方式鉴于此，同兴加强针对性的生产管理，在干燥段灰斗侧部引入直径为200mm的热风管束，增大干燥用热风量，加快垃圾的干燥速度，使进入燃烧段的垃圾燃烧更充分，燃尽段垃圾燃烧更彻底。

3.3 2010年4月-7月：灰斗锁气器的改造

3.3.1 原有方式原有灰斗锁器设备为重锤锁风翻板阀，其工作原理为重锤式锁风翻板阀的阀板在炉渣重力作用下自动开启，物料下落后，配重杠杆系统使阀板自动复位，防止热风吹入，从而完成物料的输送。但是实际运用过程中发现炉渣从阀板上下落后，配种杠杆经常不能将其复位或者完全复位，使翻板阀处于开的状态，没有起到锁器的作用。09年改为单层单门气动锁气器后，效果比重锤锁风翻板阀略好，但是仍然存在热风外漏现象。

3.3.2 改进方式鉴于以前存在锁器气方面的不足，现在打算将锁气器改为型号为QFB3030-2形双层式气动锁风翻板阀。用双层阀体组合结构，通过气动执行机构实现对阀的开启闭控制，两层阀体之间在输送炉渣时交替开关，自动复位使阀板始终有一个是关闭状态，使卸料与锁气同时达到目的。气动双层卸灰阀采用了研磨型阀芯，密封性能更好。5月份已经和生产厂家签订了供货合同，由于设备的供货周期和检修安排，6月份完成#1炉的改造，9月份完成#2炉炉的改造。改进后，热风外漏得到了较好的改善，减少了外漏灰，加大了干燥段热风，促进了燃烧。

3.4 2010年8月―9月：推料平台坡度的改造

3.4.1 原有方式原有推料平台坡度为0度。当给料小车将垃圾推到给料器末端至炉排的600mm平台段时，本段垃圾中渗滤液没有进入渗滤液收集系统，而是被垃圾带至炉排，参与了垃圾的燃烧。

3.4.2 改进方式鉴于此，为了推到炉排上发酵垃圾的渗滤液的收集，8月25日#2焚烧炉，9月2日#1炉计划性检修时,将两台炉原有推料平台坡度0度，改为现有的15度。通过改造，料斗里面的垃圾更多水分将进入推料器下的渗滤液收集系统，减少进入炉排的水分。

3.5 2010年3月-11月：推料器及炉排自动运行速度、一二次风的风量、风压等的调整、摸索、优化

3.5.1 原有方式

①推料器速度：3-15左右，波动较大。

②负荷：围绕45t/h左右，波动较大。

③料层：厚薄未加控制，一般控制在600-150mm左右。

④燃烧区域：燃尽段下炉排上两列的区域有明火。

⑤上炉排速度：50%，偶尔大。

⑥等待时间：40s左右，波动大。

⑦一次风：35000到75000。

⑧二次风：一般调整含氧量在2%到12%。

⑨炉膛温度：下限650℃，上限1150℃。

⑩落渣口温度：300℃以上。

???一次风温：200℃左右，波动大。

3.5.2 改进方式

①推料器速度：8左右，波动少。

②负荷：50t/h左右，波动少。

③料层：一般控制在300mm左右，波动小。

④燃烧段区域：坚决控制在至多下炉排上两列的区域无明火。

⑤上炉排速度：50%，偶尔增大5%到10%。

⑥等待时间：40s左右。

⑦一次风：45000到65000，通常在50000左右。

⑧二次风：一般调整含氧量在4%到8%。

⑨炉膛温度：900℃左右，下限850℃，上限1050℃。

⑩落渣口温度：300℃以下。

???一次风温：220℃以上。

4效果评价

针对该项目，公司年初拟定了一系列技改措施，本年内基本上按照拟定计划进行了实施。通过一系列技术改进后，焚烧炉自动控制的运行方式时间大大延长，从原来的20%以内提高到90%以上，生产数据得到明显提高。其中：

渗滤液的收集量：10年为71521 吨，比去年同期增加12602吨，比去年有很大的好转。说明渗滤液排水方式和收集方式的变化更有利于渗滤液的排放，对焚烧炉的入炉垃圾的控制和垃圾在炉排上的自动燃烧控制起了很关键的作用。

吨入厂垃圾发电量：10年为268.09千瓦时/吨垃圾，比去年同期增加25.13千瓦时/吨垃圾，说明每吨入厂垃圾发电量增加25.13千瓦时。

5改造后的意义

5.1 社会效益通过技术攻关后，同兴公司每年将焚烧处理生活垃圾58万吨,对控制蚊蝇和鼠害，消除疾病传播，保障人民群众的身体健康，创造整洁文明城市，为城市赢得良好的投资环境，具有十分重大的社会效益，也是企业提高自身形象，打造环保知名品牌的需要。

5.2 经济效益通过技术攻关后，经济效益将增加645.83万元/年。

5.2.1 收入增加通过以上改造，入厂吨垃圾发电量从2009年的242.96千瓦时/吨提高到268.09千瓦时/吨，每吨入厂量提高25.13千瓦时。

10年处理入厂垃圾量57.5万吨：

发电量将增加：57.5*25.13=1444.9万千瓦时

上网电量将增加1444.9*0.82=1184.8万千瓦时

以每千瓦时上网电价0.577元计,上网电收入将增加：1184.8*0.577=683.63万元。

5.2.2 成本增加2010年渗滤液排放量增加12602吨，每吨渗滤液处理成本为30元，则成本将增加：1.26*30=37.8万元。

5.2.3 收益增加683.63-37.8=645.83万元

6对项目目标完成情况的评价

7总结

总之，针对生活垃圾热值低，水分重，不利于垃圾燃烧的特点，重庆同兴垃圾处理有限公司制定了一系列技改技措方案，并付诸实践。在实际运用中创造了较好的社会效益和经济效益，对其它同类型垃圾发电企业具有很好的借鉴效应。