关于冬季改善垃圾储仓发酵的技术设计

刘晓林 曲文龙 张恒斌 

威海环文再生能源有限公司 山东省威海市 264400

【摘要】我国北方的垃圾焚烧发电厂，普遍存在冬季时，因垃圾发酵温度等因素导致入炉垃圾热值偏低，影响焚烧炉的正常运行。本文针对威海环文再生能源有限公司垃圾焚烧发电项目，冬季气温较低时垃圾发酵不充分、入炉垃圾热值低等原因进行分析，根据设备特点以及现场实际运行情况，对垃圾储仓系统管理进行优化、完善，以及对垃圾储仓系统设备进行优化配置和技术改造，提高垃圾储仓的温度，改善垃圾发酵条件，提高入炉垃圾量热值，从而实现焚烧量和发电量的增长，提高经济和环保效益。

关键词 垃圾储仓 垃圾热值 焚烧量 发电量

前言

随着我国经济的发展以及人民生活水平的日益提高，生活垃圾排出量呈上升趋势，现阶段每人每日垃圾生产量高达1.5kg[3]。对于这些垃圾主要的处理方式有垃圾填埋、垃圾堆肥以及垃圾焚烧等方式。借鉴国外发达国家经验，垃圾焚烧已逐渐成为现阶段主要的垃圾处理方式。垃圾焚烧可将垃圾热量转化为热能，实现能源的再利用，环保普及率高。在垃圾焚烧处理过程中，如何提高垃圾热能利用效率为垃圾焚烧厂的最重要工艺，尤其是在四季分明的北方，到了冬季，因垃圾发酵池温度偏低等因素，致使垃圾发酵效果不好，入炉垃圾热值偏低，垃圾焚烧不稳定，有时甚至需要额外投入辅助燃烧器才能确保设备稳定运行。

1. 项目概况

威海环文再生能源有限公司设计规模日焚烧处理生活垃圾1050吨，年处理能力38万吨。焚烧采用2台525t/d机械炉排炉，配置一台20MW的汽轮机组。烟气净化工艺，烟气净化系统采用“SNCR炉内脱硝＋半干式及干法脱酸+活性炭吸附＋布袋除尘”组合工艺，烟气排放执行欧盟2000/76/EC排放标准。

2.存在的问题

威海环文再生能源有限公司地处山东威海，属于北温带季风型大陆性气候，四季变化和季风进退都较明显，冬季最低气温能降到-10℃。

垃圾焚烧炉在冬季运行时，垃圾焚烧厂环境温度较低，致使整个垃圾池温度也偏低，当气温低于10℃时，垃圾中的微生物活性就会显著降低，发酵速度也会随着降低，当气温低于5℃时，垃圾发酵几乎完全停止。在这种垃圾发酵环境温度偏低的情况下，垃圾发酵不充分，垃圾中水分无法以渗滤液的形式分离出来，致使垃圾含水多，热值低。

在上述情况下垃圾焚烧厂运行时，焚烧炉入炉垃圾含水率高，燃烧困难，导致炉膛垃圾燃烧状况不稳定，有时甚至焚烧状况急剧恶化。同时，在该状况下，垃圾焚烧发电效率较低且炉渣中的残余垃圾较多，不利于垃圾的减量化以及无害化处理。这样，整个垃圾焚厂产能达不到额定的垃圾处理能力，发电量也会大大减少，焚烧厂的整体效益明显降低。

3原因分析

冬季影响焚烧炉燃烧工况差的主要原因为垃圾坑内温度太低，垃圾发酵不完全，为了尽量保证发酵效果，通常只能延长垃圾的发酵时间，但是垃圾的发酵时间受到垃圾储仓容量的限制，所以未发酵好的垃圾只能在炉排上缓慢推进烘干，才能正常燃烧，进而导致焚烧炉处理量达不到，引起垃圾储仓爆仓，爆仓后渗沥液篦子不能及时抓出，渗沥液就排不出，入炉垃圾含水量就会增加，燃烧更加不稳定，周而复始形成恶性循环。

4采取的技术措施

根据以上分析，主要问题是如何解决冬季垃圾热值偏低以及提高垃圾质量。除了外在的因素如对垃圾入厂前的分类以及挑选等，垃圾焚烧厂通过以下措施提升垃圾质量。

4.1 垃圾储仓系统管理进行优化、完善

为了提高入炉垃圾的品质，这就需要保证焚烧的垃圾是易焚烧的，同时还要做好垃圾存储的数量体积控制。一般单位容量的垃圾储仓满足6~7天焚烧炉就可达到要求，如果容量过多，可能会造成上下部位水分较多，直接影响焚烧能源使用的合理性。

垃圾的倒垛、堆放、掺料管理为改善垃圾发酵，提高垃圾热值的关键因素。为了增加垃圾的发酵时间和防止中下部垃圾质量变化过大的情况，可把每个区域垃圾堆放尽量扩宽，堆成”L”型，再将各个区内分左半区和右半区，如下图所示：

垃圾池倒垛、堆放、掺料管理要点如下：

1. 如果只是将垃圾投入垃圾池而堆置不动，就会出现上部和下部的压差、水分差，因此，需在可能的范围内通过倒垛消除上下差。新进的垃圾要散开多点堆放，尽可能将每个区垃圾成“L”型

2. 堆放料时要擂好边，抓取新进厂的垃圾要充分压实堆放，不能高抛。工业垃圾与生活垃圾掺配堆放，均匀堆料。填埋场陈腐垃圾，尽可能和新鲜垃圾掺配堆放。

3. 遇到有返厂生料时要大面积掺匀散开堆放，不能集中区域堆放生料。

4. 对于已完成二区、三区垃圾的铺底、存储和发酵，在投料前需确保有3抓以上掺配好的料等待投料

5. 如需对三区垃圾进行揭盖混料时，三区垃圾焚烧以先烧左区后烧右区的原则，以利于门前沟出水。切垛时要胆大心细，垃圾跺纵面不能越切越小，扣墙角时注意避免垃圾吊撞墙

6. 在三区垃圾焚烧的第三天左右时（需观察是否到中部垃圾），应对三区左区中部和右区揭盖垃圾提前进行混料投放

7. 三区垃圾烧完后，开始焚烧二区，同时向三区堆放“L”型垃圾。在二区左区垃圾焚烧的第三天左右时（需观察是否到中部垃圾），及时对二区右区揭盖垃圾进行混料投放

8. 按此方法依次对二区、一区垃圾进行混料、投料，这样保证了每区的入炉垃圾都有6~7天以上的发酵时间，有利于垃圾的燃烧。

9. 垃圾烧至10米以下时注意垃圾品质，如遇底部垃圾含水量大时，要及时将其转移至新进堆料区盖顶发酵沥水，或者转移至本区适当处堆放沥水24小时后混合当前投料垃圾试投

10. 垃圾吊车扣边扣底时，需注意底部垃圾水分情况。如含水量较大时，需将其转移至发酵区或堆放区进行沥水

11. 新开区时必须揭顶3-5米后观察垃圾品质良好再掺配均匀后进行投料试烧，开区前要提前通知值长

12. 交班时要详细记录交接下一班工作人员堆放区从几米堆到几米，堆放的什么料。焚烧从几米烧到几米，烧的什么料，揭顶料、边角料、特别是翻底料放到了那个位置

13. 2台炉运行时都按此方法进行堆放、倒跺、掺料管理。

4.2对垃圾储仓系统设备进行优化配置和技术改造

根据威海环文再生能源有限公司的现场实际情况分析，除采取控制入厂垃圾的质量；卸料大厅的密封；增加垃圾倒料次数外。直接提升垃圾储仓的温度是最直接有效的技术手段。设计将炉墙冷却风出风引至垃圾坑，预计可提高垃圾坑温度15度左右，缩短垃圾发酵时间，以保证冬季炉膛温度正常。

具体技术设计方案为：在炉前13.5米层西侧设置一台蒸汽-空气换热器。风源为一次风至1#炉和2#炉炉墙冷却风，炉墙冷却风在炉墙内吸热后重新回到一次风入口，在回到一次风机入口前安装DN550隔离门，隔离门前接一路管径为450mm的管道至换热器。热源取自一次风空预器高压疏水。高压疏水温度为80-90℃，炉墙冷却风出口热风温度约50℃，经加热后可提高至70-80℃左右，吸热后的管道沿西侧8米走廊上部至卸料大厅，将热风吹至垃圾仓。完成热交换后的疏水重新回收到疏水箱。

2. 效果

本设计对垃圾储仓的管理进行优化，以及垃圾储仓的设备进行优化。

对设备的改造为一次风循环利用，可保证垃圾储仓内维持负压，避免臭气外溢。同时有效降低一次风预热器疏水温度，减少疏水管道由于汽水冲刷引起的泄漏。通过给垃圾储仓供热风提升储仓内温度，从根本上改善了冬季垃圾的发酵条件，提高了入炉垃圾的热值，使锅炉在冬季全燃生活垃圾的情况下，也能够控制炉温在850℃以上，大大降低了环保风险，减少辅助燃烧器的投用，达到焚烧炉的正常处理量，生产成本降低，经济效益和社会效益明显。

3. 结语

该厂通过上述从运行管理优化以及设备优化的一系列措施，在冬季时入炉垃圾热值完全可以满足焚烧炉的设计要求，与其他如投入辅助燃烧器等措施相比，该技术设计环保、节能明显，同时也为今后的其类型项目提供借鉴依据。

参考文献：

1. 白良成 生活垃圾焚烧处理工程技术 中国建筑工业出版社2009

2. 王勇 垃圾焚烧发电技术及应用 中国电力出版社 2020.4

3．李培元 提高垃圾焚烧电厂热能利用效率的几个途径 中国设备工程 2020.11（下）