垃圾焚烧炉850℃2S监测方法研究

POWER TECHNOLOGY |电力科技I垃圾焚烧炉850°C/2S监测方法研究
王鹏史煥明刘小娟方朝军郭云高
(中华环保联合会，北京100013)
摘要：文章通过对垃圾焚烧炉炉膛温度分布统计分析及焚烧炉不同工况下烟气流速分析，结合温度测点位置布置情况，探讨并 提出一种符合G B18485-2014规定且可行的850°C/2S监测方法。

关键词:垃圾焚烧；炉排炉：循环流化床：850°C/2S文献标识码:A中图分类号:T U433
文章编号：2096-4137 (2020) 10-47-03 D O I：10.13535/ki.10-1507/n.2020.10.15
Research on the850°C/2S monitoring method of MSW incinerator
W A N G P e n g,S H I H u a n m i n g,L I U X i a ojuan,F A N G C h a o j u n,G U O Y u n g a o
(All-China Environment Federation,Beijing 100013, China)
Abstract:B a s e d on the statistical analysis of the temperature distribution in the furnace of M S W incinerator and the analysis of flue gas flow rate under different w o r k i n g conditions of incinerator,c o m b i n e d with the location of temperature measuring points,this paper discusses and puts forward a feasible monitoring m e t h o d of850°C /2S,w h ich conforms to the provisions of G B18485-2014.
K e y w o r d s:waste incineration;grate furnace;circulating fluidized b e d;850〇C/2S
1我国垃圾焚烧电厂污染物排放管控关键指标 表2生活垃圾焚烧电厂在线监控编码补充定义
85(TC/2S是我国管控垃圾焚烧电厂污染物排放的关键
指标。

为回应公众对垃圾焚烧电厂产生二噁英的关切，生态
环境部不仅要求垃圾焚烧电厂定期直接检测烟气二噁英产生
情况，还对间接关联的C O进行在线监测，更对85C T C/2S
下的工况参数提出了严格的在线监测要求。

生活垃圾焚烧炉
主要技术性能指标如表1所示，生活垃圾焚烧电厂在线监控
编码补充定义如表2所示。

表1生活垃圾焚烧炉主要技术性能指标（G B18485-2014)
序号项目指标检验方法
1炉膛内
焚烧
温度
彡850。

在二次空气喷入点所在断面、炉膛中
部断面和炉膛上部断面中至少选择两
个断面分别布设监测点，实行热电偶
实时在线测量
2炉膛内
烟气停
留时间
^2s
根据焚烧炉设计书检验和制造图核验
炉膛内焚烧温度监测点断面间的烟气
停留时间
3
焚烧炉
渣热灼
减率
^5%HJ/T 20
其中，在G B18485-2014中术语部分炉膛、烟气停留
时间定义如下：炉膛（furnace)指焚烧炉中由炉墙包围起来供燃料燃烧的空间；烟气停留时间（retention time of f l u e g a s)指燃烧所产生的烟气处于高温段（彡850°C)的持续时间。

(环办环监[2017]33号)
编码中文名称计量单位描述
901焚烧炉平均温度°C炉膛内各测点温度算术平均值902DCS温度V DCS系统显示的焚烧炉温度值
T1X炉膛上部断面
温度
V
X取0〜9之间的数字，对应某个
断面测点顺序编号。

如炉膛上部
断面设有3个测点，则相应测点
编号为T10、T il、T12
T2X炉膛中部断面
温度
°c
T3X炉膛下部断面
温度
°c
T4X二次风喷入口
温度
°c
其中，《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据应用管理规 定》第五条【焚烧工艺不正常运行】：垃圾焚烧厂应当采取 有效措施，确保正常工况下焚烧炉炉膛内焚烧温度的热电偶 测量均值不低于850°C。

否则，可以认定为垃圾焚烧工艺不 正常运行。

从不同时期相关文件表述来看，对850°C/2S的监测要 求越来越具体、越来越严格。

但如何监测850°C/2S是个问题。

2监测核心是主控高温区高度
850°C/2S的内涵要义可拆解表述为：“烟气通过焚烧 炉主控高温区的时间要超过2s，主控高温区的温度要高于 850°C”。

既要温度达标，时间也要达标，即监测特定高温 区的高度△ H是否够高（△ H=H x-H3=H x3, t=H x3/V)(见 图1)。

图1中，V为烟气实时流速（m/s);t为烟气流经高温
2020年第10期中国高新科技47
电力科技 | POWER TECHNOLOGY
区的时间；T x 为烟气运动方向高于850°C 的最高截面（浮 动）；H x 3为T x 截面与T 3x 测点截面高度差（T x > 850-C );
H
13、H 23分别为T l 、T 2测点截面与T 3测点截面高度差。

确定A H 是很困难的，我国垃圾的热值、负荷波动较
大也较频繁，对应的烟气流速V 也是频繁波动且幅度较大， 而实际情况又不允许在焚烧炉炉膛上连续布置温度测点。

从 环监[2017]33号文件要求来看，二次风入口以上一般只布置 三层测点，用三层测点来精准确定频繁波动的厶H 是困难的， 如果将△ H 设置得过大，可以确保（△ H /V ^) > 25(乂,…… 为特定烟气流速），但很容易出现T x < 850°C 的情况，如 部分企业尝试努力使所有三层测点温度都> 85C T C ,结果表 明做不到：A H 设置得过小，可以保证T x > 850°C ,但会 出现t =H x 3/V < 2S 的情况。

在一定许可条件下，D C S 计算温度可以定量算出主控 高温区的高度和烟气流经主控高温区的时间。

许多企业对
D C S
计算温度用于850°C /2S 监测进行了有益探索，其算法
如下：
(1)
通过既有测点断面温度差值△T 和对应测点断面
的高度差A h ,线性化炉膛区温降△T /Z \h ,将炉膛区温度 分布线性量化：
(2)
通过测量蒸发量F T ZQ (t /h ),额定蒸发量F T Mai (t /h ),
额定负荷标准状况下锅炉第一烟道烟气流量Q Y (N M 3/h ), 根据如下公式计算出实时标准状况下锅炉第一烟道烟气流量Q
f (N
M
'/h )：
Q
f =
》
Q
y
r *MCR
然后，计算出烟气流速V F =Q F /S (S 为第一烟道截面积）。

(3)根据量化的炉膛温度分布及烟气流速，算出烟气 流经特定高温区的具体时间，也可以算出烟气流经2S 后对 应位置的具体温度。

该方法的好处是对具体时间和温度进行了量化，而争 议是将计算数据作为监测结果的做法违背了监测数据“直 传”的原则。

另外，计算中引入蒸发量及一系列线性化处 理措施仍需要监管部门采信。

实际上，国内外关于85C T C /2S 的监管都停留在定性 判断层面，并没有苛求精准的量化监测，探索一种既符合 850°C /2S 原旨要义，又直观简单且满足监测数据“直传” 的监测方法是必要的。

根据850°C /2S 原旨要义，只需测量判断T I X 、T 2X 、
T 3X
中是否有2个断面温度> 850°C ,且这2个断面之间的
高度差满足△ H > 2V ,…ax 即可（V ™,为特定烟气流速，应
该由环境监管部门根据行业情况确定）。

一旦V ……确定， 85(TC /2S 的监测将简化成监测2个测点断面的温度值。

的确定成为关键，因为我国垃圾的热值、负荷波
动较大较频繁，对应的烟气流速V 也是波动的，V 值的波 动范围及焚烧炉炉膛高度设置成为该监测方法是否可行的 关键。

这需要实践数据的支持。

3我国炉膛温度统计分析
通过对我国典型垃圾焚烧企业近300台焚烧炉炉温统 计分析，炉排炉炉温分布符合T l x < T 2x < T 3x 的分布规律， 如图2〜图3所示。

循环流化床焚烧炉炉温分布存在两种趋势，主要区别 在于中上部温度趋势不同，主要因素在于炉膛的高度设计 和浇注料的铺设高度和厚度。

但总体趋势是炉膛上部温度
1100
T 1
T 2
T 3
»J 点截面
图2 测点截面炉溫分布
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2020年第10
期
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110%额定负荷为基数设计的。

在此工况下的设计烟气流速在4.5m/S左右，相应额定工况下的炉膛烟气流速约为4m/s,70%额定负荷时在2.8m/s。

因而对应70%〜110% 负荷率的设计炉膛烟气流速范围在2.8m/s〜4.5m/s，100%工况时的炉膛烟气流速约为（3.5±0.5) m/s。

焚烧炉二次风喷入口与炉膛烟气出口之间的高度差在 10m左右。

从统计情况来看，炉膛高度差对应烟气流速是由充分冗 余以确保A H彡2V max的。

图3
高于炉膛下部温度，如图4所示。

750
T1 12T3测点截面
-〇-麟1-0-麟2
图4炉温分布趋势
上述炉温分布统计规律表明，炉排炉的主控高温区高度 A H为T3、T2两个测点断面之间的距离，循环流化床主控 高温区高度A H为T2、T1两个测点断面之间的距离。

4我国焚烧炉流速统计分析
针对生活垃圾特性，我国垃圾焚烧炉炉膛容积是按
5结论
统计分析及实践结果表明，我国焚烧炉烟气设计流速平
均值为3.5m/s,二次风入口以上炉膛高度10m左右，为A H
设置留有足够余地，为通过监测2个测点断面温度判断焚烧
工艺是否符合850°C/2S奠定了坚实的基础。

考虑到消除干扰和热电偶损坏因素，引入测点断面平
均温度做法有利于减少误判，所以监测2个测点断面平均
温度不仅形象直观地表达了 850°C/2S的原始定义，也符合
G B18485-2014要求，绝大部分企业通过提高运营管理水平
是可以做到的。

作者简介：王鹏（1969-)，男，湖北宜昌人，中国天楹股份
有限公司工程师，研究方向：垃圾焚烧炉的长周期运行。

参考文献
[1] 白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2] 生态环境部.生活垃圾焚烧发电厂自动监測数据应 用管理规定.
(责任编辑：张闪闪）
2020年第10期，中国高新科技
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