垃圾分类后焚烧厂工况变化及应对措施探讨

根据2019年度的垃圾特性调查数据，上半年上海市生活垃圾容重均值为153±53 kg/m ³ ，其范围为65-398 kg/m ³ ;上海市生活垃圾含水率均值为57.12±9.14%，其范围为31.96-76.27%;上海市生活垃圾低位发热量（湿基）均值为6384±2444kJ/kg，指标范围为2019-14772kJ/kg。

垃圾分类后,干垃圾容重为96±32kg/m ³ ,含水率在36.37±9.68%，相比于混合垃圾,容重下降约36.80%，含水率降低约36.33%;发热量作为垃圾处理方式选择的重要参考指标，生活垃圾分类后，使厨余分类处理以提高垃圾的整体发热量，2019年下半年全巿干垃圾低位发热量达到12998±3190kJ/kg，比混合垃圾的低位发热量上升约103.60%。

垃圾含水率降低、热值提升，将导致单炉垃圾处理量降低、渗沥液比例降低,吨垃圾发电量提升。本文以上海某焚烧厂为例，进行垃圾分类前后运行数据变化分析。

（一）处理能力

焚烧炉设计是以热负荷为基准，当垃圾热值超过MCR点设计热值后，为保证安全稳定运行，需要维持热负荷不变，降低垃圾处理量。所以进场垃圾由混合垃圾变为干垃圾后，热值增加，垃圾处理量降低。如图1所示，2019年末处理量与2018年末相比，单台焚烧炉垃圾处理量降幅达11.5%。

图1  单炉垃圾处理量逐月变化趋势图

（二）渗沥液

随着垃圾分类开展,垃圾分类准确率大幅提升，干垃圾中含餐厨垃圾比例大幅降低。如图2所示，垃圾焚烧厂渗沥液产率由2018年末的22.6%降低至2019年末14.9%。

图2  渗沥液产率逐月变化趋势图

（三）发电量

发电是以锅炉产生的蒸发量(热负荷可以满负荷)为源动力，进厂垃圾量保障的前提下热负荷仍能维持满负荷运行，故总发电量基本不受影响。因热值提高，单位时间入炉垃圾焚烧量降低,故吨垃圾蒸汽产量和吨垃圾发电量将大幅提升。如图4所示，垃圾焚烧厂吨垃圾发电量由2018年末的359kWh提升至2019年末443kWh，增幅23%。

图3  吨垃圾蒸汽量逐月变化趋势图

图4  吨垃圾发电量逐月变化趋势图

（一）运行项目

针对干垃圾燃烧后炉膛火焰温度提升易导致炉膛结焦、垃圾焚烧量降低等问题，可以通过运行调整及焚烧炉改造,实现垃圾焚烧炉稳定运行。

1、运行调整

（1）调整燃烧空气系统,可采取适当降低燃烧段、干燥段空气温度。

（2）提高燃烧空气的压力,垃圾的容重降低,垃圾进炉后的垃圾层厚增加,通过提高燃烧空气压力，有利于垃圾的燃烧进程。

（3）炉内喷渗沥液、喷水方式，降低炉温，提高垃圾焚烧量。同时,降低一次风温度需要跟炉排推进速度相匹配，也需要与炉排上下压差控制相结合，以避免出现垃圾燃烬率升高的现象;炉膛内喷渗沥液会加剧焚烧炉腐蚀和结焦、同时消耗了燃烧热量，降低了燃料输送给锅炉部分热量，降低吨垃圾发电量。

2、焚烧炉和余热锅炉改造

（1）提高热负荷,通过改造焚烧炉和余热锅炉的受热面布置,提高整体焚烧炉的热负荷,可适当提高垃圾焚烧量。目前大部分焚烧厂基本受限于汽轮发电机组的瓶颈，在无法解决多余蒸汽用途的前提下，暂无改造提升的空间。如蒸汽增加量不多的前提下，可以通过外部供热、大功率电机(循泵、引风机、给水泵（母管制的)）改汽动方式，可以消纳—部分蒸汽。

（2）可考虑水冷炉排方式,通过炉排吸收热量，并进行热量回收利用，在实现炉排的保护的同时，适当降低炉温，以提高垃圾焚烧量。

（二）新建项目

1、重新论证垃圾热值设计范围，理论上要大幅提升，为满足未来干湿垃圾彻底分类的需求，应参照欧洲、日本、台湾的现状垃圾参数。目前上海市在实施的项目，设计热值参照了日本现状，但从采样分析的垃圾特性数据，更接近欧洲发达国家水平，在不考虑湿垃圾回流的情况下，未来运行仍存在偏离燃烧图工况运行可能性。

2、鉴于上海市的实际情况，入炉垃圾特性的变化预计还会有一个较长的过渡时期，对工程设计、运行优化和焚烧系统改造方案等的影响存在不确定性。

3、锅炉负荷、汽轮机选型都需做大幅调整。

4、渗沥液的产量将大幅降低，但短期不会变化太大，对于渗沥液处理设施建设投入和中远期运行有一定的影响。

（一）分类后干垃圾热值大幅提升

2019下半年,垃圾分类后，干垃圾容重为96±32kg/m ³ ,含水率在36.37±9.68%，相比于混合垃圾，容重下降约36.80%，含水率降低约36.33%;全市干垃圾低位发热量达到12998±3190kJ/kg，比混合垃圾的低位发热量上升约103.60%。

（二）焚烧厂单炉垃圾处理量降低明显

以上海某焚烧厂为例,对比2018年末与2019年末数据，垃圾含水率降低、热值提升，导致单台焚烧炉垃圾处理量降幅达11.5%;渗沥液产量由22.6%降低至2019年末14.9%;吨垃圾发电量由2018年末的359 kWh提升至2019年末443 kWh，增幅23%。

（三）焚烧厂应对措施研究需求急迫

运行调整措施主要包含配风、渗沥液回喷等;焚烧线改造为系统性工程，包括炉膛改造、水冷壁、过热器换热面增加以及烟气系统改造、余热利用系统扩容。焚烧厂根据实际扩容需求、结焦情况等，选择应对措施。

垃圾组分变化及多源固废掺烧需求增加，不仅对热值变化产生冲击，同时垃圾燃烧速率，在炉排上燃烧火线位置、各类燃烧污染物原始浓度有较大变化，需要进一步跟踪研究。