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生活垃圾焚烧发电厂启停炉判定依据存在问题及启停炉过程关键因素分析

北极星固废网  来源:《上海建设科技》  作者:朱静 乐俊超等  2020/4/7 8:44:06  我要投稿  

北极星固废网讯:近年来,随着我国生活垃圾焚烧发电行业快速发展,配套适用的标准及相关规定亟待进一步补充完善,如生活垃圾焚烧发电厂启停炉判定依据等。针对不同规模生活垃圾焚烧发电厂启炉、停炉过程运行实际情况,探讨了现有启停炉判定依据存在的问题,并结合启炉、停炉过程炉温变化、进料门开关、炉排动作、辅助燃烧器运行、主蒸汽输送等关键因素,提出了解决建议,以利于生活垃圾焚烧行业提升标准化运营水平。

2017年环境保护部(现为生态环境部)发布的《关于生活垃圾焚烧厂安装污染物排放自动监控设备和联网有关事项的通知》 要求国内具备规模的生活垃圾焚烧发电厂污染物排放自动监测数据与国家环保监测平台联网,并按照《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》对联网数据相对应的生活垃圾焚烧炉运行状态进行标记,其中包括生活垃圾焚烧炉启炉、停炉等状态。到了2019年,相关部门正式着手研究生活垃圾焚烧发电厂启炉、停炉过程判定依据。

1 焚烧炉启停炉

1.1 定义

现行的《生活垃圾焚烧污染物控制标准》规定,生活垃圾焚烧炉启炉过程为自投入生活垃圾开始,直至达到额定焚烧量;生活垃圾焚烧炉停炉过程为自生活垃圾停止投入开始,直至剩余生活垃圾完全燃烧。

1.2 现行参考判定方法

生活垃圾焚烧发电厂污染物排放自动监测数据相对应的启炉、停炉状态的现行判定依据,主要参考《固定污染源烟气(SO2、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范》,即通过生活垃圾焚烧炉烟气净化设施末端烟气在线监测氧量、流速、烟温等数据进行辅助判定。

1.2.1 氧量判定

依据生活垃圾焚烧炉烟气净化设施末端烟气在线监测含氧量数据判定:氧量从生活垃圾焚烧炉正常运行数值(<19%)逐渐上升,当数值>19%时,即判定为停炉状态;氧量从生活垃圾焚烧炉停止运行数值(>19%)逐渐下降,当数值<19%时,即判定为启炉状态。

1.2.2 流速判定

依据生活垃圾焚烧炉烟气净化设施末端烟气在线监测流速数据判定:流速从生活垃圾焚烧炉正常运行数值(>2m/s)逐渐下降,当数值<2m/s时,即判定为停炉状态;流速从生活垃圾焚烧炉停止运行数值(<2m/s)逐渐上升,当数值>2m/s时,即判定为启炉状态。

1.2.3 烟温判定

依据生活垃圾焚烧炉烟气净化设施末端烟气在线监测温度数据判定:烟温从生活垃圾焚烧炉正常运行数值(>40℃)逐渐下降,当数值<40℃时,即判定为停炉状态;烟温从生活垃圾焚烧炉停止运行数值(<40℃)逐渐上升,当数值>40℃时,即判定为启炉状态。

1.2.4 人工判定

依据生活垃圾焚烧发电厂运行操作人员实际操作经验判定,人工判定生活垃圾焚烧炉启炉、停炉状态。

2 存在问题

(1)烟气净化设施属于生活垃圾焚烧炉辅助工艺设施,烟气净化设施末端烟气在线监测数据仅反映烟气排放状态。仅用烟气净化设施末端烟气在线监的氧量、流速、温度等数据无法准确反映生活垃圾焚烧炉启炉、停炉状态。

(2)生活垃圾焚烧炉启炉、停炉属于一个运行过程,现行参考判定方法暂未明确启炉、停炉过程的起始点与终止点,仅表示运行状态切换点。

(3)生活垃圾焚烧炉切换至停止状态初期,受烟气管道内余热影响,烟气净化设施末端烟气在线监测温度易维持在>40℃的状态,我国南方地区夏季环境温度高时尤为明显。

(4)生活垃圾焚烧炉烟气均通过烟囱抬升排放,烟囱存在自然拔风。当生活垃圾焚烧炉切换至停止状态时,烟气净化设施末端烟气在线监测流速数据易受烟囱自然拔风影响。

(5)《生活垃圾焚烧污染物控制标准》规定生活垃圾焚烧厂启炉、停炉过程中,4h内污染物稳定达标排放,该4h暂无法准确界定。

(6)人工判定存在误差。各生活垃圾焚烧厂运行操作人员的个人经验及认知水平存在差异,判定启炉、停炉过程存在偏差,且人工判定存在环保责任风险。

3 生活垃圾焚烧炉启炉、停炉过程关键因素分析

3.1 生活垃圾焚烧炉膛计算温度

《生活垃圾焚烧污染物控制标准》规定:生活垃圾焚烧炉启炉过程,炉膛计算温度(850℃,2s)必须>850℃时投料;生活垃圾焚烧炉停炉过程,剩余垃圾燃尽前,炉膛计算温度(850℃,2s) 也必须>850℃。由此可知生活垃圾焚烧炉启炉、停炉过程中,炉膛计算温度(850℃,2s)为重要判定依据之一。

生活垃圾焚烧发电厂实际运行过程中,炉膛计算温度(850℃,2s)变化曲线就是运行状态判定的重要依据(见图1)。

1.jpg

《关于生活垃圾焚烧厂安装污染物排放自动监控设备和联网有关事项的通知》规定,若生活垃圾焚烧炉无炉膛计算温度(850℃,2s),可用与国家环保监测平台联网的生活垃圾焚烧炉炉膛中部、上部各3个炉温数值的算术平均值替代。

3.2 生活垃圾焚烧炉进料门开关

根据生活垃圾焚烧厂实际运行情况,生活垃圾焚烧炉启炉过程,起始点为向生活垃圾焚烧炉内投入生活垃圾,可通过生活垃圾焚烧炉进料门首次打开信号进行判定。

但是目前也有部分生活垃圾焚烧发电厂烘炉阶段常采用生活垃圾对生活垃圾焚烧炉进料口下降管段进行物理密封。这一方面为防止炉堂前端被热灼伤,另一方面为防止因进料门关闭不严导致炉膛内漏冷风,影响炉膛升温效率。该部分生活垃圾焚烧发电厂在烘炉阶段现有运行方式未调整前,生活垃圾焚烧炉进料门首次打开信号不可作为生活垃圾焚烧炉启炉过程起始点判定依据。

生活垃圾焚烧炉停炉过程,终止点为生活垃圾焚烧炉停止投入生活垃圾,可通过生活垃圾焚烧炉进料门关闭信号进行判定。

3.3 生活垃圾焚烧炉排动作

根据现有典型生活垃圾焚烧炉炉型,炉膛内炉排分为干燥段、燃烧段、燃尽段(见图2)。生活垃圾从进料口进入炉膛干燥段炉排后,开始焚烧生活垃圾的启炉过程,干燥段炉排必须动作,以均匀推进生活垃圾焚烧。但是也有部分生活垃圾焚烧发电厂烘炉阶段会试启动炉排,以验证炉排是否能正常运行。

2.jpg

3.4 锅炉主蒸汽阀门开关

生活垃圾焚烧发电厂实际运行过程中,生活垃圾焚烧炉完成启动过程,至运行达到稳定状态后,锅炉主蒸汽阀门开启,向汽轮机侧供蒸汽,推动汽轮机及发电机组运行发电。

目前,绝大部分生活垃圾焚烧发电厂均配置有汽轮机及发电机组。实际运行过程中,汽轮机及发电机组投入运行成为生活垃圾焚烧厂正常稳定运行的重要标志之一。

3.5 生活垃圾焚烧炉辅助燃烧系统启停

生活垃圾焚烧炉辅助燃烧系统为生活垃圾焚烧炉启炉、停炉过程辅助炉膛内生活垃圾稳定焚烧的重要设备之一,辅助燃烧原料以零号柴油或天然气为主。

根据逾10座生活垃圾焚烧发电厂实际运行经验,生活垃圾焚烧炉启炉过程,为保证炉膛计算温度(850℃,2s)≥850℃,从投入生活垃圾开始,必须启动辅助燃烧系统,待生活垃圾燃烧稳定后,停止辅助燃烧系统。生活垃圾焚烧炉停炉过程,为保证炉膛计算温度(850℃,2s)≥850℃,从停止投入生活垃圾开始,必须启动辅助燃烧系统,待炉膛内剩余生活垃圾燃烧完全后,停止辅助燃烧系统。

4 判定建议

综合上述生活垃圾焚烧炉启停炉关键因素分析及各生活垃圾焚烧发电厂启停炉判定依据存在的问题,结合各生活垃圾焚烧发电厂实际运行情况,建议判定依据如下。

4.1 启炉过程判定依据

(1)当生活垃圾焚烧炉同时满足下列条件时,判定为启炉过程的起点:

① 生活垃圾焚烧炉炉膛计算温度(850℃,2s)首次>850 ℃。

② 烟气净化设施末端烟气在线监测正常监测,氧量数值<19%。

③ 生活垃圾焚烧炉进料门首次开启。

④ 生活垃圾焚烧炉停炉后,炉膛干燥段炉排首次动作。

(2)当生活垃圾焚烧炉同时满足下列条件时,判定为启炉过程的终点:

① 生活垃圾焚烧炉炉膛辅助燃烧系统停止运行。

② 生活垃圾焚烧炉炉膛计算温度(850℃,2s)或与国家环保监测平台联网的生活垃圾焚烧炉炉膛中部、上部各3个炉温数值的算术平均值>850℃且持续10min。

③ 烟气净化设施末端烟气在线监测正常监测,氧量>19%。

④ 锅炉主蒸汽门打开,汽轮机及发电机组启动。

4.2 停炉过程判定依据

(1)当生活垃圾焚烧炉同时满足下列条件时,判定为停炉过程的起点:

① 生活垃圾焚烧炉炉膛辅助燃烧系统启动。

② 生活垃圾焚烧炉进料门关闭。

(2)当生活垃圾焚烧炉同时满足下列条件时,判定为停炉过程的终点:

① 生活垃圾焚烧炉炉膛辅助燃烧系统停止运行。

② 生活垃圾焚烧炉炉膛计算温度(850℃,2s)或与国家环保监测平台联网的生活垃圾焚烧炉炉膛中部、上部各3个炉温数值的算术平均值<850℃。

③ 烟气净化设施末端烟气在线监测正常监测,氧量>19%。

5 结语

未来,随着生活垃圾焚烧成为我国生活垃圾处理主流产业化技术,民众关注度不断提高,相关环保监管工作势必日趋严峻。作为环保企业,生活垃圾焚烧发电厂必须紧跟时代步伐,严格按照污染物排放自动监控数据联网工作要求,规范运行流程,提升标准化运营水平,履行企业环保主体责任。

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