垃圾焚烧发电厂垃圾库管理方法研究

垃圾焚烧发电厂垃圾库管理方法研究

周先国

广州环投福山环保能源有限公司，广东 广州 511363

摘 要：垃圾池的作用主要是垃圾量及质的调节，量调节起到仓库的储存缓冲作用；质调节有脱水、短期发酵、搅拌混合的作用。为进一步做好垃圾池的精细化管理工作，规范堆料、发酵、投料、清沟、排水等操作，为进一步做好垃圾处理工作，充分发挥网格化管理、梯田化管理在垃圾处理工作中的积极作用，我们需要对垃圾库进行更好的管理，本文从实例分析垃圾库进行网格化、梯田化管理的各项要求及注意事项，得出其优势及不足之处，以期达到加强垃圾库管理的宣传力度的目的。

关键词：垃圾库、网格化、梯田化管理

1、前言

垃圾库简介——焚烧厂房布置有两个垃圾池，每个垃圾池尺寸：长76.5m，宽25.4m，坑底标高-8m，坑顶标高为26m，可储存量14000吨。每个垃圾池上方设三台垃圾抓斗吊，抓斗容积10m³，吊车额定起重量17t。由各垃圾转运站运来的垃圾，需经垃圾接收系统、储存和上料系统、最终进入垃圾焚烧炉焚烧。根据实际情况，我厂制定一系列网格化、梯田化管理方案，主要从安全管理和储运管理两方面进行把控。

2、安全管理方面：

2.1危险点安全注意事项

为保证垃圾库安全稳定使用，更加安全稳运行，我厂对垃圾库各危险点进行分析并提出注意事项，主要分为以下四点：

（1）、南厂参观通道玻璃------南厂10号卸料门为常闭状态，禁止任何垃圾从10号倾倒。转料时抓斗禁止高于参观通道玻璃洒料，堆料高度应在玻璃下方5米以下，需要抓取玻璃下方垃圾时抓斗应低于玻璃3米以下禁止抓斗和玻璃水平高度运行，禁止在南厂10、11号附近高空砸垃圾造成较大扬尘。

（2）、南、北厂消防炮------抓取消防炮附近垃圾时抓斗应在消防炮下方靠近墙边，如需开旁路在附近抓料时小车行程不能超过20米，抓完料后小车应彻底开离墙边后再开动大车，消防炮附近堆料时禁止高于消防炮洒料，投完料后抓斗禁止从消防炮上方经过。

（3）、南厂#18门右侧，北厂#9门左侧渗滤液通风口------堆料时该区域料位高度不应超过24米，抓斗运行至该区域时应缓慢靠近禁止抓斗大幅度摆动碰撞墙体。

料斗两侧挡板------投料时大车应用一档缓慢洒投，禁止大车用三档左右两边快速投料。同时为减少料斗斜板的垃圾堆积，投料时应从料斗中间进入，再往左侧或者右侧洒投，投料时小车行程应在27米范围内。

（4）、垃圾车车尾------转料时抓斗应从卸料门下方靠近，当遇到有垃圾车卸料时应等垃圾车开走或者从垃圾车车尾下方靠近转料，有垃圾车卸料时抓斗禁止从上方下降，当抓斗靠近卸料门转料时可以采取闭合抓斗的方式靠近。

2.2 渗滤液池安全标准制定

（1）、渗沥液池通道送、排风机应持续处于运行状态，且应有一台完好风机备用。

（2）、每班巡检送、排风机一次，检查是否正常运行，检查渗滤液通道是否处于微负压状态，并做好巡检记录。送排风机故障时，按A类缺陷登记。

（3）、每周一三值进行风机转换运行（运行风机停用，备用风机启动），并做好记录。

（4）、每周一三值进行气体检测仪报警装置及渗滤液池液位高高报警定期试验。

（5）、每季度应对渗滤液池及其收集系统范围内的电气、监控等设备进行一次防爆检查。

2.3、卸料平台管理

为加强卸料平台管理水平，我厂规定：（1）每天在车辆到厂非高峰期，应将卸料大厅地面冲洗一次，非特殊情况，不准用消防水冲地。（2）每周清理一次卸料大厅排水沟渠，保障排水沟渠顺畅、无堵塞。（3）督促卸完垃圾的各车辆，无滴漏、无垃圾外挂等。（4）卸料大厅生物除臭：植物液喷雾除臭系统自动设置每天自动喷洒一次，时间为三小时（一个星期循环运行）。一般情况下卸料大厅工作人员需要手动喷洒，一天三次，每次约为两小时左右。

3、垃圾储运管理

3.1垃圾池分区

为保证垃圾在垃圾池内有序堆放及保证垃圾发酵时间充足，9个卸料口对应划分为A、B、C三个区域（垃圾池区域划分示意图，每个区再分为4小块网格状），按照先发酵、后焚烧的原则，分区堆放。具体操作：当在A区为取料区时，B区是发酵区，C区是新进垃圾堆放区；当在B区取料时，A区是新进垃圾堆放区，C区是发酵区；当C区取料时，A区是发酵区，B区是新进垃圾堆放区。三个区域依此循环，周而复始，确保入炉前垃圾发酵时间为3-5天。

图1 垃圾池分区示意图

3.2接收垃圾注意事项

(1)、南北厂接收垃圾量，一般情况下，南北厂不同时接卸垃圾。若遇垃圾车辆严重排队或其他异常状况时，汇报并经值长同意，可南北厂同时接卸垃圾。

（2）、为保证垃圾池负压，垃圾吊司机视车辆进厂密集程度，非高峰期，单个垃圾池开1到2个卸料门；高峰期，单个垃圾池开3个卸料门接卸垃圾，最多开4个卸料门接卸垃圾。

（3）、为保障垃圾池参观玻璃安全、清洁。#10门为常闭状态，一般不进料。垃圾吊在#10门对应区域附近作业时，禁止抓斗和参观玻璃同水平高度运行。#10门对应区域堆料高度应不高于参观玻璃下方5米。需要抓取玻璃下方垃圾时，抓斗应在远离玻璃处下降，当抓斗降低到玻璃下方3米及以下时，方可缓慢移动抓斗靠近玻璃下方。垃圾吊在#10、#11门区域作业时，不准高空抛撒垃圾，避免扬尘。

3.3堆料要求及注意事项

堆料要求：堆料顺序由外往里堆放。

转运要求：在转运新垃圾前，要注意卸料门卸料车辆动向，做到不争不抢、避免抓斗与垃圾运输车辆尾部碰撞。大车应先定位到卸料门，小车再低速靠近卸料门。小车靠近卸料门的同时，抓斗应缓慢下放，避免抓斗直接顺着卸料门上方墙壁直落。若操作过程中，抓斗摆幅过大，可适当闭合抓斗，避免发生抓斗撞墙、撞门。

放线要求：抓斗即将到达工作面时，要提前减速、停止，利用惯性停在垃圾堆上。抓斗完全下落后，才进行“停止”操作，易造成抓斗电缆、钢丝绳过于松弛而缠绕在一起，导致电缆被钢丝绳擦伤、刮伤。

抓斗要求：抓斗即将到达工作面时，要提前减速、停止，利用惯性停在垃圾堆上。抓斗完全下落后，才进行“停止”操作，易造成抓斗电缆、钢丝绳过于松弛而缠绕在一起，导致电缆被钢丝绳擦伤、刮伤。

（1）北厂堆料要求。当A、C区作为堆料区时，应尽量依靠储坑后墙和侧墙堆高、多堆垃圾。必要时可以将对应的#1、#9门门前填埋起来堆放垃圾。

（2）南厂堆料要求。初定堆料高度：A区17米、B区20米、C区23米，形成梯级状（需要增加库存时只对B、C区增加堆料高度）。

（3）发酵区、投料区及进完料的进料区，都应保持块状外形。即垃圾池内任何位置的纵截面都为阶梯状。进料区块状外形整理方法：正常进料量，进料区应有三级平台。卸料门前为一级平台，进料斗侧为三级平台。进完料后，首先整理二级平台，二级平台多余的垃圾抓到三级平台的低处，最后门前挖沟整理一级平台及三级平台。注意：门前挖沟步骤应到最后再完成，否则容易造成塌方。当整体库存低时只做一级平台，库存高时可做二级或三级平台。下图为正常库存状态下进料区整理完（发酵区）的纵截面示意图：

图
2、正常库存状态下进料区整理完（发酵区）的纵截面示意图

3.4取料要求及注意事项、

开区:每次开区横向约3个抓斗位置（1个大区的一半），按取料示意图A1、A2、A3、A4顺序开区。取料过程，应尽可能保持垃圾堆块状外形，整个取料面呈梯级状，每个梯级面基本平整，避免取料过程中抓斗过于倾斜。当库存较多各小区落差大抓不直的时候，适当掺烧相邻区垃圾减小落差。垃圾的掺配。一般情况下，采取A1+A2、A2+A3或A3+A4方式进行掺配

（1）新开区时，若顶部垃圾发酵不充分且很湿的情况，可将新开区表层1-2米范围内的垃圾转运至新料堆放区或发酵区，进一步沥水、发酵，保障投料垃圾经过3-5天的充分发酵。

（2）吊机司机应经常向当值中控人员了解垃圾焚烧状况，因垃圾原因引起的出生料、投油及燃烧不稳定时，应及时更换取料位置，同时加强垃圾掺配工作。若更换投放区域时，应在投料前告知当班值长，并记录在交接班记录本上。

（3）若投料区底部的垃圾燃烧困难，报请当班值长后，及时将底部垃圾均匀抛撒在进料区堆放。投料区及进料区转换前，应由当值吊机司机负责清底。彻底清底时，必须清至距垃圾池底1米处或更低，同时应避免斗齿破坏池底防腐层。

3.5投料要求及注意事项

小车进入料斗后，要及时停止小车前行（行程应在27米范围内），避免抓斗停在料斗直槽正上方，然后缓慢打开抓斗，尽量把垃圾投在料斗的斜面上，让垃圾从斜面上缓慢滑落到直槽内（如图1），不要直接投在直槽内（如图2），做到分散放、均匀放。长布条等物品应按规定路线投放。

投料时小车行程开到27米以内再作投料，大车应用一档缓慢向左右撒投，禁止大车用三档左右两边快速投料。为减少料斗斜板的垃圾堆积，投料时应从料斗中间进入，再往左侧或者右侧撒投，同时为了防止架桥料位应保持在料斗的三分之一左右，最多不超过二分之一。

3.6渗滤液导排、清沟及清底

垃圾池格栅排水为垃圾池日常管理为最重要的内容，当班不进料或进料较少的垃圾池需及时在卸料门前清理出一条排水沟，排水沟底部料位需在29--32米(抓斗显示高度)，排水沟内至少须露出一个以上格栅，保证能够排水。每周定期组织人员检查、清理格栅。

在清理操作台前沟底垃圾时，抓斗下降务必保持慢速下降。避免抓斗下降过快因沟变窄导致斗尖挂住垃圾面，继而引起钢丝绳和抓斗电缆大幅度晃动砸坏操作台前玻璃。

根据抓斗下放位置判断垃圾池内渗滤液水位高度；渗滤液水位高时，可设置下限位高度（下限高度应小于抓斗起升行程32米），禁止将整个抓斗置于水中，保持抓齿能抓到垃圾即可；当下限位接近起升行程32米(抓斗显示的起升行程)时，清底过程中听到异声及感觉抓斗抖动，说明已清至底部，应停止清底，防止损坏防腐层。

4.垃圾梯田化管理前后垃圾焚烧各数据对比

4.1.垃圾热值对比计算

经上述可知，当垃圾库经过合理化梯田式后可明显提高垃圾利用率和燃烧效率，并能够平均热值，增强垃圾焚烧炉工况稳定性，降低环保参数，减少燃油使用量。

表1为广州福山环保能源有限公司在实行垃圾梯田化前后数据分析,可明显看出在相同月份（每年每个月份各自垃圾成分大致相同，不同月份垃圾热值相差可能较大）运行十天下，进行垃圾梯田化管理后油耗量明显降低很多，垃圾焚烧炉负荷更加稳定。

表1 广州福山环保能源有限公司各个时间段能量参数相关数据

以下就针对垃圾热值进行一个数据分析。

如表1所示数据，我们可以根据以下低位热值计算公式粗略计算出垃圾焚烧低位热值：

Qin：垃圾焚烧机组运行过程中的总输入热量

Q‘in：垃圾焚烧机组运行过程中的其他外部输入热量

X：垃圾处理量

垃圾焚烧炉中Qin数据可根据下方公式计算：

Qout：锅炉有效输出热量

Qloss：锅炉总热损失

锅炉有效输出热量转化为主蒸汽蒸汽能量，故可得以下公式：

Mv：主蒸汽流量

Hvapor：主蒸汽焓

Hwater：给水焓

查水焓熵图可得各个时间段平均主蒸汽焓和给水焓,并由主蒸汽焓和给水焓结合公式（3）可得每个时间段的主蒸汽能量Qout：

表2 各时间段小时平均蒸汽，给水和Qout数据

损失包括排烟损失Qflue、未完全燃烧热损失Qcombustion、炉渣热损失Qresidue、飞灰热损失Qash及辐射对流及传导热损失，在热值比较中，我们忽略损失较小并不会有较大波动的Qcombustion、Qresidue、Qash、Qcon，从而简单计算出Qloss。

本文主要对比进行梯田化管理前后热值变化，故烟气比热取各温度下标准烟气比热，烟气密度可由以下公式粗略计算：

ρ_s：烟气实际密度，kg/Nm³

ρ_N：标准状态下湿烟气密度，1.34 kg/Nm³

t_s：烟气实际温度，℃

B_a：标准大气压，103.325kPa

P_s：实际烟气表压 ，我厂引风机出口压力为0。

由此可得到排烟热损失计算公式(4)：

Mf：锅炉出口烟气质量流量，kg/h

c1：烟气出口烟气比热，kJ*kg^-1*℃^-1

Teco：烟气出口烟气温度，℃

cb：参比温度时烟气比热，kJ*kg^-1*℃^-1

tb：参比温度，24℃

Vs：烟气体积流量，Nm³/h

查询可得各时间段烟气小时平均体积流量Vs：

经计算后由公式(4)，(5)，(6)可得表3：

表3 锅炉平均小时热损失表

由表2、表3结合公式(2)可得表4：

表4 锅炉垃圾焚烧机组运行过程中平均小时总输入热量

锅炉燃烧过程中输入的外部热量分为各个风机输入热量Qfan，各个加热器能量Qheater，燃油输入能量fuel，由此可得公式(7)：

在热值计算中我们忽略加热器热量，我厂风机为一次风机Qfan1，二次风机Qfan2，推料器冷却风机，炉墙冷却风机，助燃风机，蒸汽吹灰保护风机等,其中助燃风机，炉墙冷却风机，推料器冷却风机风量较小不计入能量输入，故可得公式(8)：

以下为各个风机参数表4.1.5：

表5 风机参数表

故可得到各个时间段的Qfan表6：

表6 平均小时风机输入能量

由表1可得燃油参数，可根据以下公式计算出燃油能量QFuel：

M__Fuel：燃油消耗量，kg

q_Fuel：燃油热值，标准柴油取用42652 kj/kg

可得到各个时间段平均小时燃油焓值表7：

表7 平均小时燃油焓值

由表6和7结合公式7可得锅炉外部小时平均输入热量Q’in表8：

表8 锅炉外部小时平均输入热量

由表4.1.1、表4.1.4和表4.1.8结合公式(1)可得到各个时间段分别的垃圾热值分析表9：

表9 小时平均垃圾热值

由表9可得，垃圾经过梯田话库存管理后，垃圾热值明显提高，垃圾利用率提高，油耗量减少，负荷稳定性更强。

4.2垃圾库渗滤液量数据对比

在垃圾电厂中，垃圾成分较为复杂，水分较多，故渗滤液析出效率直接影响到垃圾焚烧工况好坏，并直接影响到垃圾热值。而梯田化管理垃圾库将有效提高垃圾库垃圾渗滤液析出，在每年同一月份垃圾成分大致相同，渗滤液量也大致相同，以下为我厂渗滤液数据分析表10。

表10 广州环投福山能源有限公司2019年与2020年4、5月渗滤液量对比

由表10可得，在实行垃圾梯田化管理后，渗滤液析出量大幅度提高，从而垃圾平均热值提高，垃圾利用率提高。

结合4.1和4.2可得到垃圾梯田化管理后，我厂垃圾渗滤液析出量大幅度提高，从而垃圾平均热值提高，垃圾焚烧效率提高，经济效益提高。

4、结语：

自实施垃圾库标准管理制度以后，垃圾吊电缆故障次数明显减小，为公司高效、稳定运行提供重要保障。主要可以总结以下几点优势：有利于垃圾渗滤液排出，降低入炉垃圾含水；更好地控制垃圾发酵时间，保证入炉垃圾热值更稳定，降低油耗；方块堆放入库垃圾，增加垃圾库存量，且不易出现垃圾堆料滑波的现象；减少垃圾吊抓斗倾斜抓料的频次降低垃圾吊电缆断裂等缺陷频率，保证设备安全、经济、稳定运行；垃圾库区域美观整洁，方便运行管理，能很好地展示垃圾电厂形象，展现垃圾焚烧电厂理念。但我厂垃圾库网格化、梯田化管理仍有待完善的地方，如加强对抓斗路线的规定管理，加强对渗滤液量的管理以及完善智能卸料平台管理系统等方面，后续我厂会继续加强垃圾库网格化、梯田化管理制度。

参考文献

[1]周强泰.锅炉原理[M]. 北京：中国电力出版社,2009

[2]沈维道、童钧耕。工程热力学（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社,2007

[3]张兆顺、崔桂香。流体力学（第3版）[M]. 北京：清华大圩出版社,2015