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生活垃圾焚燒發電廠啟停爐判定依據存在問題及啟停爐過程關鍵因素分析

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發布日期:2020-04-05 來源:《《上海建設科技》 瀏覽次數:98
核心提示:近年來,隨著我國生活垃圾焚燒發電行業快速發展,配套適用的標準及相關規定亟待進一步補充完善,如生活垃圾焚燒發電廠啟停爐判定依據等。針對不同規模生活垃圾焚燒發電廠啟爐、停爐過程運行實際情況,探討了現有啟停爐判定依據存在的問題,并結合啟爐、停爐過程爐溫變化、進料門開關、爐排動作、輔助燃燒器運行、主蒸汽輸送等關鍵因素,提出了解決建議,以利于生活垃圾焚燒行業提升標準化運營水平。

2017年環境保護部(現為生態環境部)發布的《關于生活垃圾焚燒廠安裝污染物排放自動監控設備和聯網有關事項的通知》 要求國內具備規模的生活垃圾焚燒發電廠污染物排放自動監測數據與國家環保監測平臺聯網,并按照《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續監測技術規范》對聯網數據相對應的生活垃圾焚燒爐運行狀態進行標記,其中包括生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐等狀態。到了2019年,相關部門正式著手研究生活垃圾焚燒發電廠啟爐、停爐過程判定依據。

1 焚燒爐啟停爐

1.1 定義

現行的《生活垃圾焚燒污染物控制標準》規定,生活垃圾焚燒爐啟爐過程為自投入生活垃圾開始,直至達到額定焚燒量;生活垃圾焚燒爐停爐過程為自生活垃圾停止投入開始,直至剩余生活垃圾完全燃燒。

1.2 現行參考判定方法

生活垃圾焚燒發電廠污染物排放自動監測數據相對應的啟爐、停爐狀態的現行判定依據,主要參考《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續監測技術規范》,即通過生活垃圾焚燒爐煙氣凈化設施末端煙氣在線監測氧量、流速、煙溫等數據進行輔助判定。

1.2.1 氧量判定

依據生活垃圾焚燒爐煙氣凈化設施末端煙氣在線監測含氧量數據判定:氧量從生活垃圾焚燒爐正常運行數值(<19%)逐漸上升,當數值>19%時,即判定為停爐狀態;氧量從生活垃圾焚燒爐停止運行數值(>19%)逐漸下降,當數值<19%時,即判定為啟爐狀態。

1.2.2 流速判定

依據生活垃圾焚燒爐煙氣凈化設施末端煙氣在線監測流速數據判定:流速從生活垃圾焚燒爐正常運行數值(>2m/s)逐漸下降,當數值<2m/s時,即判定為停爐狀態;流速從生活垃圾焚燒爐停止運行數值(<2m/s)逐漸上升,當數值>2m/s時,即判定為啟爐狀態。

1.2.3 煙溫判定

依據生活垃圾焚燒爐煙氣凈化設施末端煙氣在線監測溫度數據判定:煙溫從生活垃圾焚燒爐正常運行數值(>40℃)逐漸下降,當數值<40℃時,即判定為停爐狀態;煙溫從生活垃圾焚燒爐停止運行數值(<40℃)逐漸上升,當數值>40℃時,即判定為啟爐狀態。

1.2.4 人工判定

依據生活垃圾焚燒發電廠運行操作人員實際操作經驗判定,人工判定生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐狀態。

2 存在問題

(1)煙氣凈化設施屬于生活垃圾焚燒爐輔助工藝設施,煙氣凈化設施末端煙氣在線監測數據僅反映煙氣排放狀態。僅用煙氣凈化設施末端煙氣在線監的氧量、流速、溫度等數據無法準確反映生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐狀態。

(2)生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐屬于一個運行過程,現行參考判定方法暫未明確啟爐、停爐過程的起始點與終止點,僅表示運行狀態切換點。

(3)生活垃圾焚燒爐切換至停止狀態初期,受煙氣管道內余熱影響,煙氣凈化設施末端煙氣在線監測溫度易維持在>40℃的狀態,我國南方地區夏季環境溫度高時尤為明顯。

(4)生活垃圾焚燒爐煙氣均通過煙囪抬升排放,煙囪存在自然拔風。當生活垃圾焚燒爐切換至停止狀態時,煙氣凈化設施末端煙氣在線監測流速數據易受煙囪自然拔風影響。

(5)《生活垃圾焚燒污染物控制標準》規定生活垃圾焚燒廠啟爐、停爐過程中,4h內污染物穩定達標排放,該4h暫無法準確界定。

(6)人工判定存在誤差。各生活垃圾焚燒廠運行操作人員的個人經驗及認知水平存在差異,判定啟爐、停爐過程存在偏差,且人工判定存在環保責任風險。

3 生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐過程關鍵因素分析

3.1 生活垃圾焚燒爐膛計算溫度

生活垃圾焚燒污染物控制標準》規定:生活垃圾焚燒爐啟爐過程,爐膛計算溫度(850℃,2s)必須>850℃時投料;生活垃圾焚燒爐停爐過程,剩余垃圾燃盡前,爐膛計算溫度(850℃,2s) 也必須>850℃。由此可知生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐過程中,爐膛計算溫度(850℃,2s)為重要判定依據之一。

生活垃圾焚燒發電廠實際運行過程中,爐膛計算溫度(850℃,2s)變化曲線就是運行狀態判定的重要依據(見圖1)。

《關于生活垃圾焚燒廠安裝污染物排放自動監控設備和聯網有關事項的通知》規定,若生活垃圾焚燒爐無爐膛計算溫度(850℃,2s),可用與國家環保監測平臺聯網的生活垃圾焚燒爐爐膛中部、上部各3個爐溫數值的算術平均值替代。

3.2 生活垃圾焚燒爐進料門開關

根據生活垃圾焚燒廠實際運行情況,生活垃圾焚燒爐啟爐過程,起始點為向生活垃圾焚燒爐內投入生活垃圾,可通過生活垃圾焚燒爐進料門首次打開信號進行判定。

但是目前也有部分生活垃圾焚燒發電廠烘爐階段常采用生活垃圾對生活垃圾焚燒爐進料口下降管段進行物理密封。這一方面為防止爐堂前端被熱灼傷,另一方面為防止因進料門關閉不嚴導致爐膛內漏冷風,影響爐膛升溫效率。該部分生活垃圾焚燒發電廠在烘爐階段現有運行方式未調整前,生活垃圾焚燒爐進料門首次打開信號不可作為生活垃圾焚燒爐啟爐過程起始點判定依據。

生活垃圾焚燒爐停爐過程,終止點為生活垃圾焚燒爐停止投入生活垃圾,可通過生活垃圾焚燒爐進料門關閉信號進行判定。

3.3 生活垃圾焚燒爐排動作

根據現有典型生活垃圾焚燒爐爐型,爐膛內爐排分為干燥段、燃燒段、燃盡段(見圖2)。生活垃圾從進料口進入爐膛干燥段爐排后,開始焚燒生活垃圾的啟爐過程,干燥段爐排必須動作,以均勻推進生活垃圾焚燒。但是也有部分生活垃圾焚燒發電廠烘爐階段會試啟動爐排,以驗證爐排是否能正常運行。

3.4 鍋爐主蒸汽閥門開關

生活垃圾焚燒發電廠實際運行過程中,生活垃圾焚燒爐完成啟動過程,至運行達到穩定狀態后,鍋爐主蒸汽閥門開啟,向汽輪機側供蒸汽,推動汽輪機及發電機組運行發電。

目前,絕大部分生活垃圾焚燒發電廠均配置有汽輪機及發電機組。實際運行過程中,汽輪機及發電機組投入運行成為生活垃圾焚燒廠正常穩定運行的重要標志之一。

3.5 生活垃圾焚燒爐輔助燃燒系統啟停

生活垃圾焚燒爐輔助燃燒系統為生活垃圾焚燒爐啟爐、停爐過程輔助爐膛內生活垃圾穩定焚燒的重要設備之一,輔助燃燒原料以零號柴油或天然氣為主。

根據逾10座生活垃圾焚燒發電廠實際運行經驗,生活垃圾焚燒爐啟爐過程,為保證爐膛計算溫度(850℃,2s)≥850℃,從投入生活垃圾開始,必須啟動輔助燃燒系統,待生活垃圾燃燒穩定后,停止輔助燃燒系統。生活垃圾焚燒爐停爐過程,為保證爐膛計算溫度(850℃,2s)≥850℃,從停止投入生活垃圾開始,必須啟動輔助燃燒系統,待爐膛內剩余生活垃圾燃燒完全后,停止輔助燃燒系統。

4 判定建議

綜合上述生活垃圾焚燒爐啟停爐關鍵因素分析及各生活垃圾焚燒發電廠啟停爐判定依據存在的問題,結合各生活垃圾焚燒發電廠實際運行情況,建議判定依據如下。

4.1 啟爐過程判定依據

(1)當生活垃圾焚燒爐同時滿足下列條件時,判定為啟爐過程的起點:

生活垃圾焚燒爐爐膛計算溫度(850℃,2s)首次>850 ℃。

② 煙氣凈化設施末端煙氣在線監測正常監測,氧量數值<19%。

生活垃圾焚燒爐進料門首次開啟。

生活垃圾焚燒爐停爐后,爐膛干燥段爐排首次動作。

(2)當生活垃圾焚燒爐同時滿足下列條件時,判定為啟爐過程的終點:

生活垃圾焚燒爐爐膛輔助燃燒系統停止運行。

生活垃圾焚燒爐爐膛計算溫度(850℃,2s)或與國家環保監測平臺聯網的生活垃圾焚燒爐爐膛中部、上部各3個爐溫數值的算術平均值>850℃且持續10min。

③ 煙氣凈化設施末端煙氣在線監測正常監測,氧量>19%。

④ 鍋爐主蒸汽門打開,汽輪機及發電機組啟動。

4.2 停爐過程判定依據

(1)當生活垃圾焚燒爐同時滿足下列條件時,判定為停爐過程的起點:

生活垃圾焚燒爐爐膛輔助燃燒系統啟動。

生活垃圾焚燒爐進料門關閉。

(2)當生活垃圾焚燒爐同時滿足下列條件時,判定為停爐過程的終點:

生活垃圾焚燒爐爐膛輔助燃燒系統停止運行。

生活垃圾焚燒爐爐膛計算溫度(850℃,2s)或與國家環保監測平臺聯網的生活垃圾焚燒爐爐膛中部、上部各3個爐溫數值的算術平均值<850℃。

③ 煙氣凈化設施末端煙氣在線監測正常監測,氧量>19%。

5 結語

未來,隨著生活垃圾焚燒成為我國生活垃圾處理主流產業化技術,民眾關注度不斷提高,相關環保監管工作勢必日趨嚴峻。作為環保企業,生活垃圾焚燒發電廠必須緊跟時代步伐,嚴格按照污染物排放自動監控數據聯網工作要求,規范運行流程,提升標準化運營水平,履行企業環保主體責任。

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