焚烧炉作为垃圾处理的核心设备,其床层温度控制直接关系到燃烧效率、污染物排放及设备寿命。根据不同技术路线和物料特性,焚烧炉床层温度控制范围存在显著差异。本文将从技术原理、运行实践及优化策略三个维度,系统解析焚烧炉床层温度控制的核心逻辑。
焚烧炉床层温度的首要功能是确保有机物完全燃烧并分解有害物质。研究表明,当床层温度达到850℃以上时,垃圾中的有机物可实现99%以上的氧化率,同时二噁英在850℃下持续2秒即可分解98%以上。若温度低于700℃,二噁英分解效率显著下降,导致排放超标风险。例如,某医疗废物焚烧厂因炉温波动至730℃以下,二噁英排放浓度从0.05ng-TEQ/m³飙升至0.2ng-TEQ/m³,远超欧盟标准。
此外,温度控制还需兼顾脱硫效率。在循环流化床(CFB)焚烧炉中,850—900℃是钙基脱硫剂(如石灰石)的最佳反应温度区间。若温度超过950℃,CaO内部孔隙结构会发生烧结,导致脱硫效率下降30%以上。
流化床焚烧炉通过空气流速维持床层颗粒的悬浮状态,其温度控制需与流化质量协同优化。典型参数包括:
以某1650吨/日循环流化床垃圾焚烧锅炉为例,其通过调节一次风量(3800—4100m³/h/m²)和二次风量配比(高水分垃圾采用1:2:3,低水分垃圾采用3:2:1),实现床层温度稳定在850—900℃。当垃圾热值波动时,系统自动调整给煤量(辅助燃料占比15%—20%),确保温度波动范围不超过±10℃。
CFB技术因燃料适应性强、污染物排放低,成为生活垃圾焚烧的主流选择。其温度控制核心逻辑如下:
上海桃浦污水处理厂污泥焚烧系统改造项目采用DCS控制系统,通过模糊控制算法实现床温稳定在850±10℃,炉膛负压控制在-40±10Pa。实际运行数据显示,该系统使二噁英排放浓度降至0.03ng-TEQ/m³,低于欧盟标准。
回转窑技术适用于处理夹带液体的大块固体废物,其温度控制需兼顾燃烧完全性与设备耐久性:
某危险废物焚烧厂采用回转窑+二燃室组合工艺,通过调节一次风量(40%过量空气)和二次风喷入位置,使一燃室出口温度稳定在820℃,二噁英分解效率达99.9%。
尾气焚烧炉主要用于处理含硫化氢(H₂S)的工业废气,其温度控制需防止高温停车或低温氧化不完全:
某化工企业尾气焚烧项目通过串级控制策略,使温度波动范围从±50℃缩小至±10℃,H₂S排放浓度降至5mg/m³以下。
传统PID控制难以应对垃圾热值波动、风量变化等复杂工况。现代系统通过建立燃烧温度、一次风量、给料厚度的动态数学模型,实现参数协同优化。例如,某700吨/日焚烧厂采用模糊控制算法,使燃烧效率提升至92%,较传统系统提高8个百分点。
激光气体分析仪、红外热成像仪等设备的引入,使系统可实时监测烟气中CO浓度、料床燃烧状态等关键参数。某示范项目通过部署机器视觉系统,实现料床厚度控制误差从±150mm降至±50mm,显著提升燃烧稳定性。
构建包含5000余个参数的虚拟焚烧炉模型,通过与实体设备数据同步,实现燃烧工况的虚拟推演。某焚烧厂数字孪生系统提前12小时预测出炉排电机过热风险,避免非计划停机,减少经济损失超百万元。
尽管中国焚烧炉床层温度控制技术已达国际先进水平,但仍面临三大挑战:
未来,行业将聚焦三大方向:
从850℃的底线控制到900℃的精准调控,从单一温度参数到多变量协同优化,中国焚烧炉技术正经历从“规模扩张”到“质量提升”的深刻变革。在这场效率革命中,温度控制不仅是环保合规的基石,更成为构建零碳城市、实现循环经济的关键基础设施。