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    造纸固废焚烧处理技术

    造纸固废垃圾与助燃空气在垃圾焚烧炉内混合燃烧,燃烧所产生的热能被余热锅炉加以回收利用,经过降温后的烟气送入烟气处理系统处理后,经烟囱排人大气;垃圾焚烧产生的炉渣经炉渣处理系统处理后送往填埋厂或作为其他用途,烟气处理系统所收集的飞灰经飞灰固化处理处理后送往填埋厂;各系统产生的废水送往废水处理系统,处理后的废水可再利用;现代化的垃圾焚烧厂的整个处理过程都可由自动控制系统加以控制。


    焚烧是目前世界各国广泛采用的造纸固废处理技术,配备有热能回收与利用装置的系造纸固废处理统,正逐渐上升为焚烧处理的主流。作为固废焚烧处理系统中的核心设备垃圾焚烧锅炉,国外许多著名焚烧技术与设备公司已积累了大量经验,有了相当成熟的结构。我国近年来通过引进和吸收外来经验及技术,在焚烧技术与设备方面也有了长足进步和很大发展。下面对造纸固废垃圾炉排焚烧处理系统进行介绍:


    1.前处理系统

    前处理系统也可称为垃圾接收与贮存系统,固废垃圾由垃圾运输车运入垃圾焚烧厂,经过地衡称重后进入垃圾卸料平台,按控制系统指定的卸料门将垃圾倒入垃圾贮坑。一般的垃圾焚烧厂都拥有多个卸料门,卸料门在无投入垃圾的情况下处于关闭状态,以避免垃圾贮坑中的臭气外溢。垃圾贮坑的容积设计以能贮存3-5天的垃圾焚烧量为宜。贮存的目的是将原生垃圾在贮坑中进行脱水;吊车抓斗在贮坑中对垃圾进行搅拌,使垃圾组分均匀;改善燃烧状况,提高燃烧效率。


    2.垃圾焚烧系统

    垃圾焚烧系统是垃圾焚烧厂中最为关键的系统,垃圾焚烧炉提供了垃圾燃烧的场所和空间,它的结构形式将直接影响到垃圾的燃烧状况和燃烧效果。


    由于该种垃圾是造纸固体废弃物垃圾,垃圾的可燃物含量多,热值高(约3500Kcal/Kg),水份相对较低<35%,炉膛温度容易得到保证,不需加助燃设备。根据国内外垃圾焚烧炉的实际运行经验,我们决定采用往复炉排燃烧方式。垃圾经抓斗送到料斗内,垃圾经推料装置送至往复炉排上,往复炉排前部经加热干燥后着火燃烧。为了使大量快速析出的挥发分能及时与空气充分混合,我们在后拱出口上部及前拱上部各布置有一组二次风喷嘴,喷出的高速二次风具有很大的动能和刚性,使可燃气体于高速二次风充分混合,保证了挥发份的充分燃烧。往复炉排分三级驱动,每级可分别调整炉排的往复运动速度,这样可使燃料在炉排上有较长的停留燃烧时间,保证固定碳的完全充分燃烧。


    推入的燃料量通过调节给料机的推料速度来控制。燃料在往复炉排上的燃烧时间通过调节往复炉排的移动速度来控制。为了使燃料层在炉排上有自翻身拨火作用,往复炉排采用倾斜19°的布置方式以及炉排三级之间设置了合理的落差,使燃料从前向后推动前进的同时有一个下落翻动过程,在上级炉排落至下级时有一个较大的翻滚,起到自拨火作用,有利于完全燃烧。为了保证燃料的及时着火和燃烬,设计有较高的前拱和低而长的后拱,高前拱区为垃圾的燃烧提供了足够的空间,低而长的后拱有利于燃料的燃烬。


    往复炉的配风与燃煤锅炉也有较大不同。干燥阶段风量仅占一次风量的15%左右,主燃区风量占75%以上,而燃烬区风量仅占10%左右。为了保证挥发分大量集中析出时的完全及时充分燃烧,必须有占总风量15-20%以上的风量作为二次风,本设计的二次风可帮助燃料析出的挥发分在炉膛空间的燃烧,在每组二次风喷嘴的总风道上装有调节阀门,实际运行时可根据现场燃料的燃烧情况及时调节各段风量及每组的二次风量。


    由于液压传动装置具有重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快、操纵控制方便,可实现大范围的无级调速等优点,在推料装置及炉排驱动中我们都采用了液压传动装置。


    燃烧后的炉渣落入马丁除渣机,然后由马丁除渣机推入炉渣贮坑。


    3.余热利用系统

    采用机械炉排作为焚烧方式的垃圾焚烧炉,其后的余热锅炉典型结构为四垂直烟道布置结构余热锅炉,余热锅炉采用单锅筒、自然循环、四通道、垂直布置、全悬吊结构。


    共包含四个回程:


    回程一:垂直辐射段,由内衬耐火材料的膜式蒸发受热面组成,耐火材料一直覆盖到本回程的顶部。


    回程二:垂直辐射段,由膜式蒸发受热面组成。


    回程三:垂直对流段,由膜式蒸发受热面及过热器组成。


    回程四:尾部垂直对流段由五组省煤器组成,采用轻型护板式炉墙。


    另外蒸汽-空气预热器布置在锅炉外部。


    固废焚烧处理主要是为了焚烧垃圾,达到无害化、减量化、资源化的目的,而不是以产汽和发电量为主要目标,因而与常规的燃煤、燃气锅炉有较大的不同。相对同蒸发量的普通燃煤、燃气锅炉来说,需考虑的因素更多,更全面,从而其结构较为复杂、庞大,钢材耗量明显增加。


    为了抑制二恶英、NOx及SO2等有害气体的产生量,焚烧炉产生的高温烟气需在其中保持850℃左右停留2秒以上。为了达到以上要求,从焚烧炉出口至炉膛出口覆以不同性能的耐火、耐磨、抗腐材料内衬,同时为保证足够的停留时间,必须选定适宜的烟气流速和炉膛高度,一般二燃室烟气流速3~4m/s为佳,炉膛高度约为15m左右。


    焚烧后产生的烟气成分非常复杂,其中的灰尘粘结性很强,积灰是垃圾锅炉中一个相当头痛的问题,采用蒸汽吹灰和燃气激波清灰共用的方式。


    为了改善炉排上燃烧状况和调整燃烧室内温度,垃圾焚烧锅炉一般均采用多级燃烧空气系统(即常说的一、二、三次风),每级燃烧空气系统的入炉空气均需加热至一定温度,因而其余热锅炉部分必须配置相应的空气预热器,因此独立布置的蒸汽-空气预热器就常成为首选。


    另外垃圾焚烧锅炉的钢结构,如支撑钢架、平台及楼梯等,在设计及制造中均需考虑较严格的防腐措施,以保证其安全性和稳固性。


    4.烟气处理系统

    近年来,二噁英污染引起了世界各国人民的普遍关注,而垃圾焚烧厂又是产生二噁英的主要来源之一,由于目前对二噁英的形成机理还没有达成统一的共识,因此通过仅控制焚烧参数来抑制二噁英的生成,其效果很难确定。


    烟气处理系统主要是去除烟气中的固体颗粒、硫氧化物、氮氧化物、氯化氢等有害物质,以达到烟气排放标准,减少环境污染。典型的设备组合是半干法脱酸装置+活性炭装置+布袋除尘器+低温SCR+湿法脱酸装置。半干法脱酸装置是把制备好的石灰乳喷入烟气中,与烟气充分混合反应,去除烟气中的硫氧化物、氯化氢等有害物质,活性炭装置是为了去除烟气中的二噁英,而布袋除尘器是为了除去烟气中的固体颗粒及半干法脱酸装置生成的硫化钙及活性碳颗粒,而低温SNCR是为了去除烟气中的氮氧化物,最后的湿法脱酸装置是为了进一步去除烟气中的固体颗粒及酸性气体,达到超低排放的标准。


    5.灰渣处理系统

    焚烧后的灰渣直接落入马丁除渣机,炉排的漏灰经过输灰机送入马丁除渣机,在除渣机内经水冷后,推入渣坑,然后由抓斗提升渣车内,送至填埋厂。


    布袋除尘器收集的飞灰,一般是将飞灰作为危险品固化后送入填埋厂做最终的处置。


    过去垃圾焚烧炉渣作为一般废弃物,可以在垃圾填埋厂进行填埋处理。随着环保要求的愈加严格,炉渣中可能出现的重金属的渗出也已成为不可忽视的问题,炉渣的固化和熔融法是目前解决这一问题的两种有效途径。国外正在积极开发新的炉渣处理方法。


    6.助燃空气系统

    助燃空气系统是垃圾焚烧厂中的一个非常重要的部分,它为垃圾的正常燃烧提供了必需的氧气,它所供应的送风温度和风量直接影响到垃圾的燃烧是否充分、炉膛温度是否合理、烟气中的有害物质是否能够减少。


    助燃空气系统的一般工艺流程为:送风机包括一次送风机和二次送风机,通常情况下,一次送风机从垃圾贮坑上方抽取空气,通过空气预热器将其加热后,从炉排下方送入炉膛;二次助燃空气可从垃圾贮坑上方或厂房内抽取空气并经预热后,送入垃圾焚烧炉。燃烧所产生的烟气及过量空气经过余热利用系统回收能量后进入烟气处理系统,最后通过烟囱排人大气。


    7.废水处理系统

    垃圾焚烧厂中废水的主要来源有:垃圾渗沥水、洗车废水、垃圾卸料平台地面清洗水、灰渣处理设备废水、锅炉排污水、湿法脱酸废水等。


    在废水处理过程中,一部分废水经过处理后排入城市污水管网,还有一部分经过处理的废水则可加以利用。对于灰渣冷却水和湿法脱酸废水等重金属含量较高的废水,其废水处理流程应具有去除重金属的环节。通常废水的处理工艺是将废水浓缩,然后回喷焚烧炉焚烧理或者单独设置废水焚烧锅炉处理。


    8.自动控制系统

    在实现垃圾焚烧厂的高度自动化以前,把垃圾焚烧炉看成是各个系统的组合,自动化的工作主要集中在实现这些单独系统的自动化管理,如垃圾焚烧状态的电视监视,各种设备通电状况的显示等。随后,为了推进各个系统设备自动化管理向更高水平发展,实现垃圾供料、垃圾焚烧一体化、自动化,引进了垃圾焚烧炉自动化燃烧控制系统。另外一些相关设备的自动化也有了进展,例如:垃圾接收、灰渣的输送和自动称重设备、吊车自动运行设备等的自动化都实现了实用化。


    现在,由于计算机的应用,垃圾焚烧炉的运行管理除了日常操作实现了自动化,一些非日常的操作也实现了自动化,例如:垃圾焚烧炉、汽轮机的启动与关闭等。垃圾焚烧系统自动化的范围,大致可分为以下三个方面:①设施运行管理必须的数据处理自动化;②垃圾运输车及灰渣输车的车辆管理自动化;③设备机器运行操作的自动化。上述各种运行操作实现自动化以后,为了实现最佳的运行状态,目前仍必须依赖人的判断。目前这些软件仅作为主软件的支持系统,可以相信,在不远的将来,综合运 行状态的最优化控制是完全可能的。


    结束语

    以上固废焚烧处理技术仅仅是一般阐述,其中的细节问题还需深入探讨。此外,随着更多新技术的应用,垃圾余热利用锅炉技术也必将更上新的台阶,从而促进垃圾焚烧技术取得更大的提高和发展。

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