垃圾焚烧炉的燃烧过程是如何控制的？
2025-10-21 17:02:36
kenengadmin
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垃圾焚烧炉的燃烧过程是如何控制的
垃圾焚烧炉的燃烧过程控制是一个复杂而精细的系统工程，其目标在于实现垃圾的稳定、高效、环保燃烧。本文将详细探讨垃圾焚烧炉的燃烧过程控制，包括影响因素、控制策略以及技术细节等方面。
一、垃圾焚烧的影响因素
影响垃圾焚烧的因素主要包括生活垃圾预处理、停留时间、炉温、湍流度和过剩空气系数，俗称“3T+E”控制。
生活垃圾预处理：炉排炉对垃圾入炉前粒度要求不高，不需要筛选、破碎等预处理，只需垃圾在贮坑内自然沉降、压缩脱水、部分发酵即可。一般贮存4～6天，但不同地域不同时节，贮存时间可适当延长或缩短。
停留时间：垃圾在炉内的停留时间必须大于垃圾干燥时间与垃圾燃烧时间的时间之和。停留时间是否足够的考核指标为炉渣的热灼减率，它是判定焚烧炉燃烧正常与否最有力的依据。同时定期测定热灼减率还可以检验焚烧炉的异常和老化程度。
炉温：焚烧温度是垃圾焚烧产生的烟气在一燃室中上部的温度，此处温度须高于850℃。如果低于850℃，辅助燃烧器自动投入运行。烟气在850℃左右的炉膛内停留时间达到2秒，或在1000℃左右的炉膛内停留1秒，或在1200℃左右的炉膛内停留几毫秒，二次污染物二噁英就可以完全分解。
湍流度：增大湍流度能削弱炉内的还原性气氛，减少灰飞中C和CO含量，使各种垃圾组分所产生的有机气体、二噁英及其前驱物能进行充分氧化燃烧，抑制二噁英的再合成，减少二次污染。
过剩空气系数：由于垃圾成分复杂多变，过剩空气系数对垃圾燃烧状况影响很大。过剩空气系数太小，垃圾燃烧不充分，产生大量二次污染，增加烟气净化负担，易在燃尽炉排处造成二次燃烧；过剩空气系数太大，炉膛温度降低，传热性能变差，排烟温度升高，热效率下降，而且一次风机、引风机出力增大，电厂能耗增大。
二、垃圾焚烧过程阶段
就垃圾在炉排上的焚烧过程而言，可以分为3个阶段：
第1阶段：垃圾干燥脱水、烘烤着火针对我国高水分、低热值垃圾的焚烧，这一阶段必不可少。一般为了缩短垃圾水分的干燥和烘烤时间，该炉排区域的一次进风均经过加热（可用高温烟气或废蒸汽对进炉空气进行加热），温度一般在200℃左右。
第2阶段：高温燃烧通常炉排上的垃圾在900℃左右的范围燃烧，因此炉排区域的进风温度必须相应低些，以免过高的温度会损害炉排，缩短使用寿命。
第3阶段：燃烬垃圾经完全燃烧后变成灰渣，在此阶段温度逐渐降低，炉渣被排出炉外。
三、燃烧过程控制策略
燃烧炉燃烧控制主要是对垃圾给料、垃圾层厚度、炉膛负荷、出口烟气中O2浓度的控制。
垃圾给料控制垃圾给料在入炉前应反复抓放松散垃圾，然后合理选择推料器运动行程和停留时间。行程过大或停留时间缩短将会导致进入炉膛垃圾过多，干燥段不能充分干燥，垃圾着火时间推迟，造成炉温不稳定；行程过小或停留时间长，将导致垃圾供料不足，出现缺料现象，引起炉内温度降低。
垃圾层厚度控制合理调整垃圾层厚度才能使垃圾稳定燃烧。垃圾层太厚，导致干燥段不能充分干燥，燃烧段负担加大，燃烧不完全，燃尽段可能产生大火，残渣热灼减率加大。垃圾层太薄，垃圾处理量达不到要求，且炉排暴露在高温条件下，易引起高温腐蚀，燃烧不稳定，造成焚烧炉负荷大幅度波动。
炉膛负荷控制垃圾焚烧电厂以垃圾处理为主要目标，每天需要完成额定的焚烧垃圾量，故炉膛负荷比较高，一般为额定负荷的90%～100%，但由于垃圾成分复杂，热值不稳定，使炉膛负荷波动频率大，根据炉内燃烧工况、调节炉排给料和一次风风量可以控制好炉膛负荷。
出口烟气中O2浓度控制GB18458—2014生活垃圾焚烧污染控制标准中要求焚烧炉出口烟气中氧含量在6%～12%间。烟气中CO浓度上升，O2浓度下降，说明空气供给不足。舔度主要是通过调节燃尽炉排下的空气流量，调整空气流量时，应注意燃尽炉排的温度和热灼减率，空气流量过大影响炉膛温度和烟气温度，烟气中氧含量增多，锅炉出力下降。空气流量过小，则燃尽区的垃圾不能充分燃尽，影响垃圾热能利用率，热灼减率上升。
四、燃烧空气量控制
影响燃烧空气量的因素有四个，其中焚化量与垃圾热值为相依关系，焚化量的多寡，随垃圾热值的高低而变动。因炉体本身设计容量为定值，且实际操作时，垃圾热值不稳定，所以此两大因素无法列入公式计算。
虽然垃圾热值与焚化量时时刻刻都在变动，但可由控制炉床速度和调整燃烧空气量的交相配合，使其达到稳定的蒸汽产量。在燃烧理论中，燃烧时所需的空气量，可以考虑为燃烧所生热量的函数，在安装有余热锅炉的焚烧炉场合，燃烧热量可置换为余热锅炉的蒸汽蒸发量（Qb），而空气燃烧后的残余氧浓度，也可真实的反应其燃烧状态，因此燃烧所需的空气量（F）可使用下列经验公式：
F=1000×a×Qb×[21/(21-O2)]+b-F2
Qb：蒸汽蒸发量；O2：烟气含氧量；系数a为燃烧空气量与蒸发量的比例关系，其值是根据该区域垃圾性质、炉体特性而决定；b、F2二系数为ACC计算机面盘的微调值，经过一段相当时间实地运作调整后决定。
求得送入炉内的燃烧总空气量（F）后，接着就要把空气以不同的比例分配到炉体个进气口，此项运算动作成为“比率演算”。
经过ACC运算完成的结果，可视为：“炉体为达到理想燃烧状态，对各控制元件下达的设定值（SV）”，此运算结果必须经过全厂DCS控制中心，作统筹的指令调整和必要的信号转换后，再传送至现场的各个设备。同样的，由现场传回的回馈信号也必须透过DCS再送回ACC作必要的调整和补正动作，所以DCS在此扮演着ACC与现场控制设备两者之间的连接口。
五、炉排技术
炉排是垃圾焚烧炉的核心部件之一，不同的炉排技术有不同的特点和适用场景。
倾斜往复运动炉排倾斜往复运动炉排，根据炉排运动的方向，可以分成逆向推动往复运动炉排和顺向推动往复运动炉排。逆推往复运动炉排由1排固定炉排与1排活动炉排交替安装构成。炉排运动方向与垃圾的运动方向相反，其运动速度可以任意调节，以便根据垃圾的性质及燃烧工况调整垃圾在炉排上的停留时间。炉排在炉内约呈26°倾角。由于倾斜和逆推作用，底层垃圾上行，上层垃圾下行，不断地翻转和搅拌，与空气充分接触，有较理想的燃烧条件，可实现垃圾的完全燃烧。顺推往复阶梯炉排的推力方向与垃圾运动方向一致，为保证垃圾在炉内有充分的停留时间，通常炉排长度较长，炉排设计成分段阶梯式，且各段均配有独立的运动控制调节系统，炉排的倾角也较逆推的小。垃圾的横向及跌落运动，使垃圾的翻转与搅拌比不分段的炉排和滚动炉排要更加充分，能保证新进入炉膛的垃圾及未燃烧的垃圾暴露在燃烧空气之中，得到充分燃烧。
滚动炉排滚动炉排是由1组直径为1.5m的空心圆筒组成的机械炉排，滚筒呈20°倾斜，自上而下排列。垃圾在加料机的推动下进入炉膛，在滚筒的旋转作用下，慢慢前行，由于滚筒面的起伏而得到翻转和搅拌，与来自滚筒下面的空气充分接触燃烧。因此，在处理不同种类的垃圾时，适应范围较广。
水平双向逆动焚烧炉水平双向逆动焚烧炉的特点是采用水平式炉排，双层给料，给料厚度均匀。在垃圾运动方向，炉排片一排固定，一排运动。通过调整驱动机构，使炉排交替运动，垃圾得到充分的搅拌和翻滚，达到完全燃烧的目的。