垃圾焚燒是目前固體廢棄物處理的有效途徑之一,采用垃圾焚燒技術(shù)可實現(xiàn)垃圾的無害化、穩(wěn)定化、減容化、資源化處理。在工業(yè)發(fā)達**,垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)有將近130年的歷史,而且目前仍被認(rèn)為是*有效、經(jīng)濟的垃圾處理技術(shù)之一。
配備專門的制氧設(shè)備,將純氧加入一次風(fēng),可大大減少一次風(fēng)量;同時,與部分煙氣回流相結(jié)合,可減少*終煙氣排放量,從而**了污染物排放總量和煙氣處理成本。富氧燃燒還可提高爐膛內(nèi)的燃燒溫度,保證垃圾的**燃燒。
使用增氧燃燒,能提高火焰溫度、燃燒效率,并且能 “增氧助燃”應(yīng)用在垃圾焚化爐中是一個比較新的領(lǐng)域,*初增氧燃燒被利用來提高便攜垃圾焚化爐的性能,后來逐漸應(yīng)用在固體垃圾焚化爐及焚化垃圾燃料的鍋爐中。由于焚化爐處理的垃圾燃料發(fā)熱值低灰分高,含水率高,且常常包含許多難燃燒物質(zhì),或比較潮濕,使用普通燃燒技術(shù)通常燃燒不穩(wěn)定,處理效率低。采用富氧燃燒技術(shù)能夠改善垃圾著火條件,穩(wěn)定爐內(nèi)燃燒工況,提高燃燒效率,增加垃圾的處理量;富氧燃燒技術(shù)既能使不穩(wěn)定的燃料**燃燒,提高燃燒效率,又能顯著改善燃燒工況,穩(wěn)定燃燒過程,經(jīng)濟效益、社會效益均**顯著。
提高火焰特性,故而可以提高焚化爐對垃圾的吞吐量?諝庵械牡焕趯母邷胤纸,使用增氧燃燒,加強了熱分解,使得高灰分、高水分的垃圾燃燒分解產(chǎn)生高熱值焦碳和氣體,提高了燃燒效率。在移動式焚化爐中增氧帶來的益處。
使用增氧燃燒,能解決由于垃圾燃燒本身的不均勻性帶來的燃燒不穩(wěn)定的問題。垃圾的燃燒過程分為垃圾燃燒階段和煙氣中可燃有害物質(zhì)的燃燒階段,后一階段煙氣的燃燼需要足夠的氧氣,可以通過“增氧助燃”裝置提供足夠的氧氣保證煙氣燃燒所需。
威斯特馬丁爐垃圾焚燒爐運行工況
垃圾進入焚燒爐,經(jīng)過干燥、燃燒和燃燼三個階段,其中的**物在高溫下**燃燒,生成二氧化碳氣體,釋放熱量。但是,在實際的燃燒過程中,由于焚燒爐內(nèi)的燃燒條件不可能達到理想**,致使燃燒不**。
影響焚燒的因素包括:生活垃圾的性質(zhì)、停留時間、溫度、湍流度、空氣過量系數(shù)及其他因素。其中,停留時間、溫度及湍流度稱為“3T”要素,是反映焚燒爐運行性能的主要指標(biāo)。經(jīng)過長期的發(fā)展,馬丁爐排焚燒爐技術(shù)日趨完善,運行可靠性高,但也存在以下幾點不足:
爐排上垃圾著火條件較差,主要依靠爐膛火焰和爐拱的輻射熱。垃圾層上面先著火,然后逐步向下燃燒,在爐排上就出現(xiàn)了**的分層區(qū)域。各區(qū)域需要的空氣量各不相同,若供氧不足容易造成垃圾燃燒不**;
垃圾中含有大量的**物,在燃燒受熱過程中容易產(chǎn)生CO,CH4等可燃性氣體,對氧含量要求較高;
垃圾發(fā)熱值低,灰分高,含水率高且常常包含許多難燃燒物質(zhì),容易造成脫火,因此爐內(nèi)燃燒工況難控制,出現(xiàn)幾分鐘內(nèi)爐溫幾百攝氏度的波動;為使波動大的生活垃圾都保持較合適的溫度燃燒,一般采取的是**過?諝庀禂(shù)和增加爐排翻動頻率措施,這樣會造成揚塵和飛灰攜帶,使?fàn)t尾部受熱面產(chǎn)生積灰和結(jié)焦。
2.3.1提高爐內(nèi)垃圾燃燒速率,促進垃圾**燃燒
用富氧空氣助燃,隨著氧含量的增加,不僅增加了燃燒反應(yīng)物的濃度,氧濃度提高使垃圾的燃點溫度**,而且增加了**分子的有效碰撞次數(shù),既能得到較高的燃燒溫度,又能實現(xiàn)**燃燒。因此燃燒速度、速率加快,同時加快火焰?zhèn)鞑ニ俣,由于燃燒穩(wěn)定,燃燒狀況良好,因此可以增加垃圾處理量。
2.3.2**CO、CH4等可燃氣體含量
垃圾在燃燒過程中熱解產(chǎn)生了大量CO、CH4、H2、C2H2等可燃性氣體,采用富氧燃燒可以**煙氣中CO等可燃性氣體的含量。在富氧燃燒下,增加了爐內(nèi)氧氣濃度,使垃圾中的可燃物可以更好的和氧氣進行氧化反應(yīng)。所以富氧狀態(tài)下,可以**CO的燃點。
2.3.3減少風(fēng)量,**爐膛出口溫度
由于空氣中含79%氮,阻礙氧分子向垃圾可燃物表面吸附層的擴散和燃燒產(chǎn)物從垃圾可燃物表面的氣體邊界層排出。因此,必須以過剩空氣使垃圾燃燒獲得足夠的氧量**燃燒,主燃區(qū)溫度926℃-971℃,二次燃燒室溫度960℃-870℃,但是若風(fēng)量過大,容易出現(xiàn)火焰飄逸,造成爐膛出口溫度過高,影響爐內(nèi)燃燒工況。采用富氧空氣以后,所需得過量空氣減少,使火焰鋼性增強、集中,因此**了爐膛出口(爐頂)溫度。
2.3.4減少煙氣飛灰攜帶,改善爐尾積灰、結(jié)焦現(xiàn)象
垃圾燃燒飛灰中的堿金屬元素比較高。而水溶性的堿金屬化合物在高溫區(qū)中會發(fā)生氣化,氣化的堿金屬化合物與揮發(fā)性氯結(jié)合形成堿金屬氯化物。當(dāng)煙氣中有足夠的硫存在時,大部分堿金屬氯化物會和硫化物反應(yīng)生成硫酸鹽。對于爐內(nèi)高溫受熱面的積灰來說,一般認(rèn)為,硫酸鈉與硫酸鈣或鈉,鈣與硫酸鹽的共晶體是形成粘性灰沉積的基本物。硫酸鈉的熔點(888oC)低于硫酸鉀(1027oC),因此在堿金屬化合物型積灰的形成過程中,起主要作用的是Na2SO4,它常構(gòu)成灰沉積物中的液相成分。凝結(jié)后的Na2SO4吸收煙氣中的SO3,并與受熱面上及沉積物中的Fe2O3進一步反應(yīng),生成堿金屬復(fù)合硫酸鹽,造成了垃圾焚燒爐尾部受熱面積灰以及結(jié)焦。
由于堿金屬復(fù)合硫酸鹽其熔點只有600oC左右,控制二惡英的生成焚燒溫度要大于800℃以上,對流受熱面的壁溫在650oC~700oC左右,因此生成的堿金屬復(fù)合硫酸鹽可處于熔融態(tài),并作為一種粘性基覆蓋在管子表面上。形成后的粘性表面能進一步促進捕捉飛灰,從而快速的形成了積灰、結(jié)焦。
富氧后在保證氧充足的情況下,減少10%的風(fēng)量,由于減少過剩空氣系數(shù)和減少爐排翻動頻率,減少煙氣攜帶的飛灰量,使具有粘性的堿金屬復(fù)合硫酸鹽捕捉的飛灰量減少,減緩了煙道受熱面積灰,減少鍋爐的腐蝕和結(jié)焦現(xiàn)象。
2.3.5提高輻射傳熱效率,穩(wěn)定爐內(nèi)燃燒工況
輻射傳熱主要是垃圾顆粒輻射傳熱與氣體輻射傳熱。垃圾顆粒輻射傳熱主要影響因素是顆粒溫度;氣體輻射主要影響因素是溫度、氣體分子類型。對于氣體輻射傳熱來說,采用富氧燃燒還能更進一步提高傳熱效率。輻射傳熱中三原子分子傳熱效率好,而雙原子分子則要差一些,采用富氧燃燒后,**了雙原子分子的濃度,使燃燒的更**,CO燃燒后生成大量的CO2,提高了煙氣中三原子分子濃度,大幅提高了輻射傳熱的效率,提高了爐溫,使垃圾燃燒的更**。穩(wěn)定了爐內(nèi)燃燒工況,防止脫火,**了用于穩(wěn)燃的天燃氣量。富氧后可節(jié)約用于垃圾熱值波動穩(wěn)燃的1/3的輔助燃料
“增氧助燃”裝置的優(yōu)點
1. 適用于現(xiàn)有的垃圾層燃焚燒系統(tǒng);流化床式焚燒系統(tǒng);旋轉(zhuǎn)筒式焚燒爐等。
2. 可以使?fàn)t溫**50℃左右,更易于將產(chǎn)生的刺激性氣味的有害物質(zhì)在爐子中**燃燼。
3. 可以使焚燒煙氣中主要的有害物質(zhì)如CO、SOX 、NOX、**碳以及二惡英等物質(zhì)的產(chǎn)生和排放在一定程度上得到控制。
4. 可以保證垃圾的及時引燃,**燃燒和燃燼,并保證較低的灰渣和飛灰含碳量(1~3%)。
5. 可以提高焚燒爐對垃圾成分(水分和熱值)突然出現(xiàn)波動情況的適應(yīng)能力。