造紙固廢焚燒處理技術(shù)

環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)訊:摘要：造紙固廢垃圾與助燃空氣在垃圾焚燒爐內(nèi)混合燃燒，燃燒所產(chǎn)生的熱能被余熱鍋爐加以回收利用，經(jīng)過降溫后的煙氣送入煙氣處理系統(tǒng)處理后，經(jīng)煙囪排人大氣；垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣經(jīng)爐渣處理系統(tǒng)處理后送往填埋廠或作為其他用途，煙氣處理系統(tǒng)所收集的飛灰經(jīng)飛灰固化處理處理后送往填埋廠；各系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水送往廢水處理系統(tǒng)，處理后的廢水可再利用；現(xiàn)代化的垃圾焚燒廠的整個處理過程都可由自動控制系統(tǒng)加以控制。

焚燒是目前世界各國廣泛采用的造紙固廢處理技術(shù)，配備有熱能回收與利用裝置的系造紙固廢處理統(tǒng)，正逐漸上升為焚燒處理的主流。作為固廢焚燒處理系統(tǒng)中的核心設(shè)備垃圾焚燒鍋爐，國外許多著名焚燒技術(shù)與設(shè)備公司已積累了大量經(jīng)驗，有了相當(dāng)成熟的結(jié)構(gòu)。我國近年來通過引進(jìn)和吸收外來經(jīng)驗及技術(shù)，在焚燒技術(shù)與設(shè)備方面也有了長足進(jìn)步和很大發(fā)展。下面對造紙固廢垃圾爐排焚燒處理系統(tǒng)進(jìn)行介紹：

1.前處理系統(tǒng)

前處理系統(tǒng)也可稱為垃圾接收與貯存系統(tǒng)，固廢垃圾由垃圾運輸車運入垃圾焚燒廠，經(jīng)過地衡稱重后進(jìn)入垃圾卸料平臺，按控制系統(tǒng)指定的卸料門將垃圾倒入垃圾貯坑。一般的垃圾焚燒廠都擁有多個卸料門，卸料門在無投入垃圾的情況下處于關(guān)閉狀態(tài)，以避免垃圾貯坑中的臭氣外溢。垃圾貯坑的容積設(shè)計以能貯存3-5天的垃圾焚燒量為宜。貯存的目的是將原生垃圾在貯坑中進(jìn)行脫水；吊車抓斗在貯坑中對垃圾進(jìn)行攪拌，使垃圾組分均勻；改善燃燒狀況，提高燃燒效率。

2.垃圾焚燒系統(tǒng)

垃圾焚燒系統(tǒng)是垃圾焚燒廠中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)，垃圾焚燒爐提供了垃圾燃燒的場所和空間，它的結(jié)構(gòu)形式將直接影響到垃圾的燃燒狀況和燃燒效果。

由于該種垃圾是造紙固體廢棄物垃圾，垃圾的可燃物含量多，熱值高（約3500Kcal/Kg），水份相對較低<35%，爐膛溫度容易得到保證，不需加助燃設(shè)備。根據(jù)國內(nèi)外垃圾焚燒爐的實際運行經(jīng)驗，我們決定采用往復(fù)爐排燃燒方式。垃圾經(jīng)抓斗送到料斗內(nèi)，垃圾經(jīng)推料裝置送至往復(fù)爐排上，往復(fù)爐排前部經(jīng)加熱干燥后著火燃燒。為了使大量快速析出的揮發(fā)分能及時與空氣充分混合，我們在后拱出口上部及前拱上部各布置有一組二次風(fēng)噴嘴，噴出的高速二次風(fēng)具有很大的動能和剛性，使可燃?xì)怏w于高速二次風(fēng)充分混合，保證了揮發(fā)份的充分燃燒。往復(fù)爐排分三級驅(qū)動，每級可分別調(diào)整爐排的往復(fù)運動速度，這樣可使燃料在爐排上有較長的停留燃燒時間，保證固定碳的完全充分燃燒。

推入的燃料量通過調(diào)節(jié)給料機的推料速度來控制。燃料在往復(fù)爐排上的燃燒時間通過調(diào)節(jié)往復(fù)爐排的移動速度來控制。為了使燃料層在爐排上有自翻身撥火作用，往復(fù)爐排采用傾斜19°的布置方式以及爐排三級之間設(shè)置了合理的落差，使燃料從前向后推動前進(jìn)的同時有一個下落翻動過程，在上級爐排落至下級時有一個較大的翻滾，起到自撥火作用，有利于完全燃燒。為了保證燃料的及時著火和燃燼，設(shè)計有較高的前拱和低而長的后拱，高前拱區(qū)為垃圾的燃燒提供了足夠的空間，低而長的后拱有利于燃料的燃燼。

往復(fù)爐的配風(fēng)與燃煤鍋爐也有較大不同。干燥階段風(fēng)量僅占一次風(fēng)量的15%左右，主燃區(qū)風(fēng)量占75%以上，而燃燼區(qū)風(fēng)量僅占10%左右。為了保證揮發(fā)分大量集中析出時的完全及時充分燃燒，必須有占總風(fēng)量15-20%以上的風(fēng)量作為二次風(fēng)，本設(shè)計的二次風(fēng)可幫助燃料析出的揮發(fā)分在爐膛空間的燃燒，在每組二次風(fēng)噴嘴的總風(fēng)道上裝有調(diào)節(jié)閥門，實際運行時可根據(jù)現(xiàn)場燃料的燃燒情況及時調(diào)節(jié)各段風(fēng)量及每組的二次風(fēng)量。

由于液壓傳動裝置具有重量輕、體積小、運動慣性小、反應(yīng)速度快、操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速等優(yōu)點，在推料裝置及爐排驅(qū)動中我們都采用了液壓傳動裝置。

燃燒后的爐渣落入馬丁除渣機，然后由馬丁除渣機推入爐渣貯坑。

3.余熱利用系統(tǒng)

采用機械爐排作為焚燒方式的垃圾焚燒爐，其后的余熱鍋爐典型結(jié)構(gòu)為四垂直煙道布置結(jié)構(gòu)余熱鍋爐，余熱鍋爐采用單鍋筒、自然循環(huán)、四通道、垂直布置、全懸吊結(jié)構(gòu)。

共包含四個回程：

回程一：垂直輻射段，由內(nèi)襯耐火材料的膜式蒸發(fā)受熱面組成，耐火材料一直覆蓋到本回程的頂部。

回程二：垂直輻射段，由膜式蒸發(fā)受熱面組成。

回程三：垂直對流段，由膜式蒸發(fā)受熱面及過熱器組成。

回程四：尾部垂直對流段由五組省煤器組成，采用輕型護(hù)板式爐墻。

另外蒸汽-空氣預(yù)熱器布置在鍋爐外部。

固廢焚燒處理主要是為了焚燒垃圾，達(dá)到無害化、減量化、資源化的目的，而不是以產(chǎn)汽和發(fā)電量為主要目標(biāo)，因而與常規(guī)的燃煤、燃?xì)忮仩t有較大的不同。相對同蒸發(fā)量的普通燃煤、燃?xì)忮仩t來說，需考慮的因素更多，更全面，從而其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、龐大，鋼材耗量明顯增加。

為了抑制二惡英、NOx及SO2等有害氣體的產(chǎn)生量，焚燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庑柙谄渲斜３?50℃左右停留2秒以上。為了達(dá)到以上要求，從焚燒爐出口至爐膛出口覆以不同性能的耐火、耐磨、抗腐材料內(nèi)襯，同時為保證足夠的停留時間，必須選定適宜的煙氣流速和爐膛高度，一般二燃室煙氣流速3～4m/s為佳，爐膛高度約為15m左右。

焚燒后產(chǎn)生的煙氣成分非常復(fù)雜，其中的灰塵粘結(jié)性很強，積灰是垃圾鍋爐中一個相當(dāng)頭痛的問題，采用蒸汽吹灰和燃?xì)饧げㄇ寤夜灿玫姆绞健?/p>

為了改善爐排上燃燒狀況和調(diào)整燃燒室內(nèi)溫度，垃圾焚燒鍋爐一般均采用多級燃燒空氣系統(tǒng)（即常說的一、二、三次風(fēng)），每級燃燒空氣系統(tǒng)的入爐空氣均需加熱至一定溫度，因而其余熱鍋爐部分必須配置相應(yīng)的空氣預(yù)熱器，因此獨立布置的蒸汽-空氣預(yù)熱器就常成為首選。

另外垃圾焚燒鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)，如支撐鋼架、平臺及樓梯等，在設(shè)計及制造中均需考慮較嚴(yán)格的防腐措施，以保證其安全性和穩(wěn)固性。

4.煙氣處理系統(tǒng)

近年來，二噁英污染引起了世界各國人民的普遍關(guān)注，而垃圾焚燒廠又是產(chǎn)生二噁英的主要來源之一，由于目前對二噁英的形成機理還沒有達(dá)成統(tǒng)一的共識，因此通過僅控制焚燒參數(shù)來抑制二噁英的生成，其效果很難確定。

煙氣處理系統(tǒng)主要是去除煙氣中的固體顆粒、硫氧化物、氮氧化物、氯化氫等有害物質(zhì)，以達(dá)到煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，減少環(huán)境污染。典型的設(shè)備組合是半干法脫酸裝置+活性炭裝置+布袋除塵器+低溫SCR+濕法脫酸裝置。半干法脫酸裝置是把制備好的石灰乳噴入煙氣中，與煙氣充分混合反應(yīng)，去除煙氣中的硫氧化物、氯化氫等有害物質(zhì)，活性炭裝置是為了去除煙氣中的二噁英，而布袋除塵器是為了除去煙氣中的固體顆粒及半干法脫酸裝置生成的硫化鈣及活性碳顆粒，而低溫SNCR是為了去除煙氣中的氮氧化物，最后的濕法脫酸裝置是為了進(jìn)一步去除煙氣中的固體顆粒及酸性氣體，達(dá)到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。

5.灰渣處理系統(tǒng)

焚燒后的灰渣直接落入馬丁除渣機，爐排的漏灰經(jīng)過輸灰機送入馬丁除渣機，在除渣機內(nèi)經(jīng)水冷后，推入渣坑，然后由抓斗提升渣車內(nèi)，送至填埋廠。

布袋除塵器收集的飛灰，一般是將飛灰作為危險品固化后送入填埋廠做最終的處置。

過去垃圾焚燒爐渣作為一般廢棄物，可以在垃圾填埋廠進(jìn)行填埋處理。隨著環(huán)保要求的愈加嚴(yán)格，爐渣中可能出現(xiàn)的重金屬的滲出也已成為不可忽視的問題，爐渣的固化和熔融法是目前解決這一問題的兩種有效途徑。國外正在積極開發(fā)新的爐渣處理方法。

6.助燃空氣系統(tǒng)

助燃空氣系統(tǒng)是垃圾焚燒廠中的一個非常重要的部分，它為垃圾的正常燃燒提供了必需的氧氣，它所供應(yīng)的送風(fēng)溫度和風(fēng)量直接影響到垃圾的燃燒是否充分、爐膛溫度是否合理、煙氣中的有害物質(zhì)是否能夠減少。

助燃空氣系統(tǒng)的一般工藝流程為：送風(fēng)機包括一次送風(fēng)機和二次送風(fēng)機，通常情況下，一次送風(fēng)機從垃圾貯坑上方抽取空氣，通過空氣預(yù)熱器將其加熱后，從爐排下方送入爐膛；二次助燃空氣可從垃圾貯坑上方或廠房內(nèi)抽取空氣并經(jīng)預(yù)熱后，送入垃圾焚燒爐。燃燒所產(chǎn)生的煙氣及過量空氣經(jīng)過余熱利用系統(tǒng)回收能量后進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)，最后通過煙囪排人大氣。

7.廢水處理系統(tǒng)

垃圾焚燒廠中廢水的主要來源有：垃圾滲瀝水、洗車廢水、垃圾卸料平臺地面清洗水、灰渣處理設(shè)備廢水、鍋爐排污水、濕法脫酸廢水等。

在廢水處理過程中，一部分廢水經(jīng)過處理后排入城市污水管網(wǎng)，還有一部分經(jīng)過處理的廢水則可加以利用。對于灰渣冷卻水和濕法脫酸廢水等重金屬含量較高的廢水，其廢水處理流程應(yīng)具有去除重金屬的環(huán)節(jié)。通常廢水的處理工藝是將廢水濃縮，然后回噴焚燒爐焚燒理或者單獨設(shè)置廢水焚燒鍋爐處理。

8.自動控制系統(tǒng)

在實現(xiàn)垃圾焚燒廠的高度自動化以前，把垃圾焚燒爐看成是各個系統(tǒng)的組合，自動化的工作主要集中在實現(xiàn)這些單獨系統(tǒng)的自動化管理，如垃圾焚燒狀態(tài)的電視監(jiān)視，各種設(shè)備通電狀況的顯示等。隨后，為了推進(jìn)各個系統(tǒng)設(shè)備自動化管理向更高水平發(fā)展，實現(xiàn)垃圾供料、垃圾焚燒一體化、自動化，引進(jìn)了垃圾焚燒爐自動化燃燒控制系統(tǒng)。另外一些相關(guān)設(shè)備的自動化也有了進(jìn)展，例如：垃圾接收、灰渣的輸送和自動稱重設(shè)備、吊車自動運行設(shè)備等的自動化都實現(xiàn)了實用化。

現(xiàn)在，由于計算機的應(yīng)用，垃圾焚燒爐的運行管理除了日常操作實現(xiàn)了自動化，一些非日常的操作也實現(xiàn)了自動化，例如：垃圾焚燒爐、汽輪機的啟動與關(guān)閉等。垃圾焚燒系統(tǒng)自動化的范圍，大致可分為以下三個方面：①設(shè)施運行管理必須的數(shù)據(jù)處理自動化；②垃圾運輸車及灰渣輸車的車輛管理自動化；③設(shè)備機器運行操作的自動化。上述各種運行操作實現(xiàn)自動化以后，為了實現(xiàn)最佳的運行狀態(tài)，目前仍必須依賴人的判斷。目前這些軟件僅作為主軟件的支持系統(tǒng)，可以相信，在不遠(yuǎn)的將來，綜合運 行狀態(tài)的最優(yōu)化控制是完全可能的。

結(jié)束語

以上固廢焚燒處理技術(shù)僅僅是一般闡述，其中的細(xì)節(jié)問題還需深入探討。此外，隨著更多新技術(shù)的應(yīng)用，垃圾余熱利用鍋爐技術(shù)也必將更上新的臺階，從而促進(jìn)垃圾焚燒技術(shù)取得更大的提高和發(fā)展。