高水分垃圾焚烧热回收和烟气净化系统的合理布置

摘要：用热平衡计算分析了高水分生活垃圾在焚烧前干燥脱水对系统热效率的影响，并比较了用不同介质干燥湿垃圾时热回收系统的效率和对烟气净化系统布置的要求。计算表明：系统产生的可供有效利用的蒸汽量总是随垃圾干燥后应用基水分的降低而上升。采用排烟作为干燥介质时系统热效率也随应用基水分的降低而上升；而采用热空气作干燥介质时，计算热效率有轻微的下降。采用垃圾干燥应对烟气净化系统进行合理布置。
关键词：垃圾干燥；热平衡计算；热效率；烟气净化；应用基水分
1前言
城市生活垃圾焚烧处理技术正在我国大规模快速推广，采用的大都是源于欧洲技术的机械炉排炉，并配以过热蒸汽发电型式的能量回收系统。但我国城市生活垃圾大多数应用基水分高达50%～60%以上，并且垃圾只是在储仓内自然脱水后直接进炉燃烧，平均低位热值低于6000kJΠkg。垃圾中所含的大量水分，既不利于垃圾着火，又增加了烟气中水蒸汽的分压，使烟气露点温度升高，最后烟气排放。在尾部受热面处为了防止受热面的低温腐蚀，燃烧用空气都是用高品质的蒸汽来预热或作初级预热，致使垃圾焚烧厂能量化效率很低。如果垃圾在进焚烧炉之前先在较低的温度下干燥，降低水分，则不仅可减少单位干质量垃圾所产生的烟气量，同时降低烟气露点和排烟温度，降低排烟损失，还可以改善燃烧状况，节省点火和助燃用油，提高垃圾燃尽率。同时燃用较干燥的垃圾，容易着火，炉膛温度也相应提高，可以布置更多的水冷壁受热面。
2垃圾干燥方案
气流干燥如热风干燥方式是垃圾干燥的合理选择，当垃圾水分含量很高时(>60%)，可以采用机械压滤干燥后再进行介质干燥。这里以我国典型的生活垃圾焚烧炉设计水分值Wy=45%为基础，尝试通过对垃圾焚烧炉进行热平衡分析来探讨垃圾经过不同程度的干燥后对系统热效率的影响，选择介质干燥为计算基础，根据干燥介质的选择，焚烧炉热回收系统有不同的组合方案，烟气净化系统也有不同的要求见表1。
表1不同垃圾干燥方式下焚烧炉热回收系统和烟气净化系统组合方案

3垃圾焚烧热回收系统的热平衡计算
以1台日处理量为300t的焚烧炉为例来进行热平衡计算。其燃用垃圾的应用基成分见表2。余热锅炉产生的过热蒸汽出口压力为4.0MPa，过热蒸汽温度400℃。给水温度122℃，冷空气进口温度25℃，预热后空气温度为150℃。排烟温度假定在240℃以适应半干法烟气净化的要求。值得说明的是，现运行的垃圾焚烧炉系统中空气预热都不是完全以烟气为热源的，为了统一起见，在划分热平衡系统时将空气预热器划在系统之外，如图1所示，包括焚烧炉、蒸发受热面、过热器和省煤器。与此对应，用于发电和其它用户供热的那部分蒸汽称为有效利用蒸汽，这部分蒸汽的焓值与给水的焓值之差是热效率定义中的有效热。而用于空气预热即维护焚烧炉自身运行所消耗的蒸汽热焓不计入有效热。
表2计算焚烧炉所燃用生活垃圾的元素分析

为了简化，系统中只考虑单级空气预热器，不考虑由蒸汽预热后再由烟气预热的两级预热情况，这对高热值的垃圾是可行的。

图1焚烧炉热平衡系统的划分图