生活垃圾焚烧发电系统优化技术探讨

摘 要 随着近年来我国经济的快速发展，城市化率也逐年提高，城市垃圾的收集和处置问题变得更加迫切，与传统的垃圾填埋方法相比，垃圾焚烧发电的方法更环保，更有效，具有显著的经济效益。目前，越来越多的传统环保公司正在通过焚烧生活垃圾来发电，生活垃圾焚烧发电生产符合国家可持续发展战略的实施，是未来我国大中城市固体废物处理的发展方向。就此，本文探讨生活垃圾焚烧发电系统优化技术，希望能为相关人员提供理论参考依据。

关键词 生活垃圾；焚烧发电系统；优化技术

1 垃圾焚烧技术概述

在我国城市化进程不断提速的背景下，城市人口呈爆发式的增长，城市生活垃圾量也节节攀升，并且垃圾结构也越发的复杂，这就在很大程度上增加了垃圾处理难度，需要采取有针对性的措施加以解决。垃圾焚烧是一种较为实用的方法，也是城市垃圾处理的主要方法之一。与垃圾填埋处理法相比，利用垃圾焚烧方法的占地面积小、场址选择容易、处理周期短、垃圾消除量大、填埋空间小、焚烧余热可利用等。目前，垃圾焚燒技术在世界各国得到了越来越广泛的应用。因此，我国应致力于改进原有的各种焚烧装置，开发新型焚烧炉，使其向高效、节能和低污染的方向发展[1]。

2 生活垃圾焚烧发电的重要性

2.1 环境问题的要求

目前，大部分环卫部门收运的生活垃圾主要采用填埋的方式进行处理，主要的垃圾无害化处理设施为城市的生活垃圾填埋场。由于人民大众对垃圾处理设施的“邻避效应”，垃圾处理设施的选址将越发困难，特别是填埋场的占地面积大，臭味等环境问题突出，易引发民众的抵触情绪，产生社会稳定风险。因此急切需要采用一种减量化效果更好的设施进行垃圾无污染、无害化处理。

2.2 建设规划的要求

国家《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中要求，要加强城市垃圾绿色化处理设备设施的建设规模，加大大中城市垃圾处理设施的建设力度，推动乡镇垃圾绿色化处理的进度，对于仍未建设垃圾处理设施的乡镇或城市，优先增建垃圾处理设施，进一步减小城市和乡镇垃圾处理能力的距离，促进社会和谐发展。如何选择垃圾处理的方式，根据地区不同确定。但前提是要使垃圾处理资源化、绿色化、生态化、经济合理化等。对于经济发达的地区和东部地区以及资源匮乏的地区、人口数量较多，垃圾量较大的地区，优先采用集中收集焚烧措施，对于一些具备运输条件较好的城市或地区，可以通过多区域集中的方式进行焚烧处理。

2.3 社会效益明显

焚烧垃圾发电项目是我国经济实现可持续发展不可缺少的基础性设施建设项目，具有较优越的经济和社会效益。城市的环境问题越来越受到人民的重视，环境问题是现代化城市发展阶段的标志性问题，直接反映了一个城市的建设形象，从整体上决定了一个城市的经济社会发展水平和生活质量。项目的建设及运营，能较好地解决城市垃圾处理和资源化的问题，能够还城市一个整洁、卫生的市容，使得城市的生态环境、经济发展有较大的改善。对于实现现代化经济的快速、持续发展有重要作用[2]。

3 生活垃圾焚烧发电技术主要的工艺流程

生活垃圾焚烧发电是基于一种高温热处理的技术的垃圾处理方式。主要是将可燃烧的垃圾通过过剩的空气在特制的焚烧炉内进行氧化燃烧反应，焚烧炉的控制在800℃—1200℃的高温下进行有害有毒物质的破坏，从而实现废物无害化、减量化、资源化的处理。

目前我国运行的垃圾焚烧发电厂主要的工艺流程由九个子系统组成，这些子系统缺一不可，协调统一，实现对垃圾的收集、发热燃烧处理，以及进行烟气等的在线检测管理。①垃圾接收和贮存系统，主要是对一些可燃烧的垃圾进行接收管理，并且进行初步的分批次焚烧炉；②垃圾焚烧处理系统，该子系统是整个垃圾焚烧发电厂的重点所在，其热工控制技术直接影响对于废弃物品的燃烧是否充分，是否会产生大量的废气等，因而其是实现生活垃圾焚烧发电系统优化技术控制的关键技术工艺，本文将会对其展开系统优化论述；③余热回收系统，即实现对焚烧垃圾发电技术的能源的有效利用；④热能利用系统，在焚烧后所产生的氧化反应所产生的热能可以实现再利用；⑤烟气处理及检测系统，该系统是保证垃圾焚烧的环保性的重点，同时也涉及新的可续技术等；⑥自动化仪表系统，能够提供最直接的数据的情况，分析各个焚烧炉以及一个流程下的焚烧情况；⑦电气系统，进行热能到电能的转化管理；⑧灰渣收运系统，生活垃圾焚烧后产生的灰渣可以利用到一些其他的工业生产中，尽可能扩大产业链，形成产业集聚效应，带来更多的经济效益和社会效益；⑨自动控制系统是对整个焚烧发电系统的统筹管理，实现发电管理的综合化的管理[3]。

4 生活垃圾焚烧发电系统优化技术分析

4.1 焚烧控制系统优化技术

焚烧控制系统的优化对象是3T+E优化。

（1）实现对第一个T的系统控制主要是通过控制外部的焚烧炉的温度在850℃以上，此时控制好通风量和燃料进炉时间以及助燃器的反应时间来控制垃圾焚烧温度大小。此时，就可以利用自动控制技术进行自动的投运工作。一旦燃烧炉控制的温度低于850℃，该系统自动往复操作运行。

（2）对于第二个T的控制，是烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间大于2秒，可实现二恶英的分解。从工程角度考虑将控制条件设定为炉膛温度达到850℃时，烟气停留时间不低于2s，可确保二恶英的高温分解。是否可再提高烟气停留时间，则取决余热锅炉设计和制造单位的设计与制造。焚烧炉低于额定焚烧量运行，且垃圾低位热值小于设计值时，根据自动燃烧控制系统的指令，辅助燃料系统可自动启动，由辅助燃烧器向炉内喷辅助燃料，以确保炉膛温度>850℃，并维持不低于2s。

（3）对于第三个T的控制，是对于燃料与空气混合状态的优化控制，主要是采用为焚烧炉内提供阻燃空气的速度、数量和时间的方式来充分实现燃料与空气的混合状态符合标准。当供风量越大时，紊流度越大，混合越充分。这一原理的主要控制系统的燃烧空气系统，其有一次风机、二次风机、蒸汽式空气预热器组成。一次风机先行进行送风，到焚烧炉内温度达到850℃之后，二次风机送风，加强烟气的扰动，延长烟气的燃烧形成。由此实现对燃烧空气系统优化。

（4）对于E的优化是过剩空气率控制。①改进通风性能。增设空气过剩率控制，过剩空气率可用计算机或DCS控制在5%-7%，②注意焚烧炉密闭性，提高炉体的施工质量，改善焚烧炉密闭性，减少空气漏入，最大可能地提高热效率。③安装氧分析器设置烟气氧含量监测仪表，自动分析烟气含氧量，并驱动风量自动调节机构，随时调整风门及烟道挡板，保证焚烧炉在较低过剩空气率下运转。

4.2 分散控制系统优化技术

在生活垃圾焚烧发电厂中，分散控制系统是相应的热力系统的核心所在。分散控制系统能够实现对各个子系统进行实时的监视控制，并且进行统筹优化。其主要的控制范围有对于操作站进行监视控制，实现对各个参数数据的有效调节，实现对实时数据采集存储和报表的监视图的显示输出功能，对于垃圾焚烧发电厂运作流程的周期控制，防止过快带来的焚烧不彻底，过慢带来的效率过低等各种问题。当前实现对分散控制系统优化是要求在发电厂内的各个热力系统中都导入该系统，如在电气监控中纳入分散控制系统，集中对中央控制室内的各个设备的控制手段，同时设有紧急按钮，在分散系统出现故障时，能够紧急停炉，停机。总之，只有通过优化分散系统的逻辑设计，从而达到维持系统稳定的作用。如采用三取二的保护逻辑，并且对分散控制系统的硬接线系统上实现优化分配。对于生活垃圾焚烧发电系统优化设计而言，还有一个最重要的内容在于能夠提升整个发电厂的工作人员的基本素质，即其能够合理地操作发电厂中各个子系统的运行，并且及时发现故障所在，提出解决措施。避免因为不专业所带来的不环保性和不节能性[4]。

5 结束语

随着人类生活水平的不断提高，能源紧缺和环境恶化问题亟待解决。垃圾焚烧发电技术，不但能给人类社会带来了“额外”的能源，减缓了对化石能源消耗的压力，而且也符合节能减排、低碳社会的国际共识，支持可持续发展的能源战略。相信在不久的将来，堆积成山的垃圾将成为人们渴望的新时代“煤炭”。

参考文献

[1] 于雄飞.我国城市生活垃圾焚烧发电形势分析及展望[J].中国电力企业管理，2018，（19）：57-60.

[2] 张磊，孙琪琛，刘宁，萧谦.中国城市生活垃圾焚烧处理分析[J].环境与发展，2018，30（06）：32-33，36.

[3] 王圣，岳修鹏，张亚平.我国垃圾焚烧发电产业存在的环保问题及相关思考[J].环境保护，2018，46（11）：59-61.

[4] 高岩.垃圾焚烧发电的技术特点及应对措施[J].化工管理，2016， （32）：138-139.

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