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摘要:冬季北方垃圾电厂普遍存在燃烧困难的现状，如何解决成为众多垃圾电厂共同的难题，本文对影响垃圾发酵的因素做出分析，并进一步提出了部分解决方案。
关键词：垃圾焚烧、发酵、解决办法
引言：随全国经济发展，人民的生活水平日益提高，产生的垃圾从数量上和质量上都大大提升，很多地方“垃圾围城”形势严峻，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式得到广泛应用。随垃圾焚烧发电的全面推广，各类问题也层出不穷，因我国南北差异较大，北方城市在冬季普遍存在垃圾发酵不好，靠燃油或添加生物质等手段维持燃烧温度，以达到850℃/2s的目标。
冬季垃圾发酵对北方垃圾电厂起到制约作用，随环保形势越来越严，炉膛温度已纳入环保监控，一旦炉膛温度不能长期稳定在850℃以上，将面临被处罚的可能。作为垃圾焚烧发电的垃圾发酵作为垃圾处理的第一步，起到至关重要的作用，如何在冬季做好垃圾发酵，将是北方垃圾焚烧电厂的关键一步，下文就冬季垃圾发酵结合部分垃圾电厂的做法，谈几点意见和建议。
一、制约冬季垃圾发酵的因素
垃圾发酵是一个分解的过程，就是生物菌种将垃圾中的有机物在有氧或厌氧的条件下分解成气体、水、残渣的过程。
厌氧发酵是在欠氧条件下发生的，其分解过程可表示为：
有机物+生物菌+二氧化碳+水→气体（甲烷、硫化氢等）+氨+残渣
厌氧发酵是垃圾电厂垃圾池中主要发酵形势，产生的硫化氢气体是垃圾电厂臭味的主要来源。因垃圾池的容量一定，垃圾大量在垃圾池中积存，不可避免的发生厌氧发酵。
好氧发酵是在氧气充足的条件下发生，可表示为：
有机物+好氧菌+氧气+水→二氧化碳+水+硝酸、硫酸盐+氧化物
垃圾池中处于上层垃圾发酵形式一般为好氧发酵，好氧发酵不产生有害物质，也不产生臭味，采用翻堆机进行垃圾堆肥处理，就是典型的好氧发酵消纳城市生活垃圾的技术。
垃圾发酵是生物菌种在一定温度、水分条件下进行的，发酵的快慢主要从生物菌种繁殖的速度上反应出来，结合上述两个表达式可以知道影响垃圾发酵的主要因素有：
1.水分：水分对垃圾发酵起到至关重要的作用，所有生物菌种均要在有一定水分的环境中才能更好的繁殖和传播，水分过大过小都可能制约生物菌种的活性，冬季垃圾普遍含水率偏低，在一定程度上可能制约垃圾发酵。根据有关数据高效成功的发酵过程所需的湿度是50%～70%。
2.温度：垃圾发酵是一个放热过程，但是环境温度低，生物菌种活性差，发酵不容易发生，只有在适宜的温度下，生物菌种活性才强，温度过高过低都可能抑制垃圾发酵。
3.氧气：供给发酵的氧气的多少是使垃圾向厌氧还是好氧发酵发生的制约条件，垃圾池中的发酵主要是厌氧发酵，
4.供给生物菌的营养和有毒物质：生物菌繁殖需要一定的营养物质，如：磷、钾等，如果营养物质充分则发酵速度快，反之则慢；垃圾成分复杂，含有重金属、有毒物质和酸性物资等，这些物质可以制约生物菌种的繁殖，甚至不能发酵。
二、北方某垃圾电厂垃圾发酵现状
北方垃圾电厂自进入11月下旬开始，普遍存在燃烧困难的情况，随天气变冷，北方可达-30℃，垃圾发酵越来越困难，下表为某电厂2017年冬季垃圾发酵情况统计：
冬季的垃圾进入垃圾池发酵时间大约需要8—10天，从上表可以看出1月26日至1月31日连续6日炉膛温度都偏低，该阶段焚烧的垃圾为1月16日以后的进场垃圾，1月16日连续几日气温偏低并有雨雪，气温最低达-10℃，入仓垃圾温度也仅有4-10℃之间，大量垃圾集中进入垃圾仓，带来大量的冷气，垃圾进入垃圾仓后被层层覆盖，冷气释放不出来，上部温度传递不下去，再加上湿度偏低，垃圾含水率低，垃圾发酵困难，以致进入垃圾仓10多天的垃圾仍不能完全发酵，造成了燃烧困难。
这种现象普遍存在于北方垃圾电厂，如何解决该问题成为众多北方垃圾电厂共同的难题，因垃圾发酵需要时间加长，垃圾池一般都保持高料位运行，一旦焚烧炉出现问题，就会造成垃圾仓暴库，垃圾无法处理的困境。
三、解决思路
针对冬季垃圾发酵不完善的原因，北方某电厂通过技术改造，从根本上解决
了该问题，他们的具体做法如下：
1.垃圾池采暖改造
建设之初对垃圾池采暖设计不足，再加上垃圾池封闭不严，垃圾池内很难形成稳定的温度场，垃圾池、卸料大厅内的温度随外界温度变化而变化，波动较大，如何保持垃圾池及卸料大厅内的温度对垃圾发酵至关重要。
我们首先在垃圾池上部、卸料大厅、垃圾栈桥增加采暖设施，利用一次风预热器疏水余热经热交换后送入各暖气片，温度一般控制在60-80℃，垃圾池上部温度基本保持在23℃以上，卸料大厅及栈桥温度也控制在18℃左右。大大改善了垃圾发酵情况。
在栈桥入口及卸料大厅门口增加快关门，形成船闸模式，垃圾车进入栈桥，首先开启栈桥入口快关门，卸料大厅快关门处于关闭状态，称重完成后，栈桥入口快关门关闭，卸料大厅入口快关门开启，垃圾池卸车完毕快关门启停次序正好相反，这样就避免了冷空气进入，热空气流出，起到很好的保温作用。
2.渗滤液喷淋
冬季垃圾普遍干燥，缺少水分不利于发酵；渗滤液中含有较多的生物菌种，活性强，有效利用好渗滤液对垃圾发酵将有很大作用。
渗滤液回喷能很好的解决该问题，首先渗滤液需要加热到一定温度，因生物菌种温度过高过低都会对发酵起到抑制作用，最佳条件为60℃-65℃，这个温度下生物菌种活性最强，利于垃圾发酵。渗滤液回喷加热可采用电加热或蒸汽加热，采用表面式换热器可利用预热器疏水作为热源，最简单的方法可以用混合式加热，直接将预热器疏水接入渗滤液罐中，这种方法简单，加热快，没有结垢的顾虑，但现场噪音稍大，可将渗滤液罐放置在卸料大厅，可将较大，噪音没有什么影响。如图二：
图二:渗滤液加热回喷示意图
渗滤液回喷要均匀，我们在垃圾卸料门处安装喷头，利于感应装置，在垃圾车卸料的时候，自动启动渗滤液回喷泵及阀门，自动喷入渗滤液，喷入量根据垃圾含水率确定，还要靠人为判定，喷入渗滤液时宁多勿少，因为冬季垃圾垃圾温度低，被压缩后的垃圾不利于散热，热的渗滤液喷入垃圾后可迅速带走垃圾中的冷气，加快垃圾发酵速度。
3.垃圾分区管理，及时倒垛
所有垃圾电厂基本上都对垃圾池进行分区管理，每个区按时间存放垃圾，一般情况下，倒入垃圾池后的垃圾经垃圾吊抓取到每个分区，堆垛后垃圾进行发酵，在外界温度高的时间段，这种方法对垃圾发酵没有任何问题，但是冬季外界温度极低，东北及内蒙等地外界温度往往达到-20℃，垃圾中含有大量的冰雪，含水的垃圾全部结冰，这种垃圾进入垃圾池后很难发酵。垃圾进入垃圾池后，上部垃圾压住下部垃圾，对下部垃圾起到了棉被效应，下部垃圾很难吸收热量，甚至经过很长时间被深埋下部的垃圾温度仍是零度以下，这种垃圾发酵困难，因此需将垃圾根据堆放时间进行倒垛，倒垛就是一个下部垃圾冷气释放上部热量被吸收的过程，通过多次倒垛，可以使垃圾温度快速达到垃圾池内平均温度，利于发酵。
4.一次风预热器改造
垃圾进入锅炉后，首先在炉排上进行干燥，一般情况炉排分为干燥段、燃烧段、燃尽段，垃圾在干燥段上主要是进行干燥，通常情况，入炉垃圾含水率应该在15-30%，炉排下通入加热后的一次风，一次风温基本维持在180-220℃之间，冬季垃圾温度低，要吸收更多的热量才能充分干燥垃圾，提高进入干燥段的风温对垃圾干燥有重要意义。采用串联预热器的方法进一步加热进入干燥段的一次风温效果显著。对于单独风机送风的炉排，不用考虑风阻，改造相对简单，；对于公用一台一次风机的炉排炉，需考虑串联预热器后风阻的影响。垃圾在干燥段上首先进行干燥，在干燥段后部垃圾析出挥发分，部分垃圾开始着火，起干燥作用的一次风温越高，垃圾在干燥段上干燥的时间越短，着火会前移，否则着火线后移，可能造成热灼减率偏高，甚至出生料。
炉排设计温度在400℃以上，可以根据情况将进入干燥段的一次风问提高到300℃左右，这样既可以保护炉排又起到助燃和加强干燥的作用，但增加串联预热器势必增加新蒸汽消耗，但从长远看，该预热器仅在冬季或燃烧不好的情况下投用，不会对经济性造成大的影响。
5.低温发酵菌添加
目前社会上很多环保公司专门生产低温发酵菌，在冬季适量喷洒并与垃圾充分混合，在一定程度上起到加快发酵的效果，喷入的量需根据温度、垃圾情况决定。该技术已在冬季部分垃圾电厂推广，效果不是十分明显。
四、结论
北方垃圾电厂冬季平稳运行是当地垃圾快速处理和环保参数达标排放的前提，通过必要的技术改造手段从前期入场垃圾控制、垃圾池内垃圾快速发酵，渗滤液及时导排等方法完全可以达到环保和处理垃圾的要求，技术在不断进步，垃圾分类已在全国逐步展开，相信不久的将来，冬季垃圾焚烧不再是制约垃圾电厂的紧箍咒，北方垃圾电厂会在运营管理上更上一层楼。
论文作者:陈士强,周庆奎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
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