导读
2019年4月26日，住建部发布了《住房和城乡建设部等部门关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知》(建城〔2019〕56号)，标志着我国全面进入强制垃圾分类时代。
上海率先执行强制垃圾分类，《上海市生活垃圾管理条例》自2019年7月1日起施行。条例实施以来成效显著，本文对垃圾容重、含水率、热值等焚烧相关特性变化进行研究，进而分析垃圾特性变化对焚烧厂运行数据影响，提出焚烧厂运行调整及改造的措施建议。
一、分类后垃圾特性变化
根据2019年度的垃圾特性调查数据，上半年上海市生活垃圾容重均值为153±53 kg/m3，其范围为65-398 kg/m3；上海市生活垃圾含水率均值为57.12±9.14%，其范围为31.96-76.27%；上海市生活垃圾低位发热量（湿基）均值为6384±2444kJ/kg，指标范围为2019-14772kJ/kg。
垃圾分类后，干垃圾容重为96±32kg/m3，含水率在36.37±9.68%，相比于混合垃圾，容重下降约36.80%，含水率降低约36.33%；发热量作为垃圾处理方式选择的重要参考指标，生活垃圾分类后，使厨余分类处理以提高垃圾的整体发热量，2019年下半年全巿干垃圾低位发热量达到12998±3190kJ/kg，比混合垃圾的低位发热量上升约103.60%。
二、焚烧厂工况变化分析
垃圾含水率降低、热值提升，将导致单炉垃圾处理量降低、渗沥液比例降低，吨垃圾发电量提升。本文以上海某焚烧厂为例，进行垃圾分类前后运行数据变化分析。
（一）处理能力
焚烧炉设计是以热负荷为基准，当垃圾热值超过MCR点设计热值后，为保证安全稳定运行，需要维持热负荷不变，降低垃圾处理量。所以进场垃圾由混合垃圾变为干垃圾后，热值增加，垃圾处理量降低。2019年末处理量与2018年末相比，单台焚烧炉垃圾处理量降幅达11.5%。
（二）渗沥液
随着垃圾分类开展，垃圾分类准确率大幅提升，干垃圾中含餐厨垃圾比例大幅降低。垃圾焚烧厂渗沥液产率由2018年末的22.6%降低至2019年末14.9%。
（三）发电量
发电是以锅炉产生的蒸发量(热负荷可以满负荷)为源动力，进厂垃圾量保障的前提下热负荷仍能维持满负荷运行，故总发电量基本不受影响。因热值提高，单位时间入炉垃圾焚烧量降低，故吨垃圾蒸汽产量和吨垃圾发电量将大幅提升。垃圾焚烧厂吨垃圾发电量由2018年末的359kWh提升至2019年末443kWh，增幅23%。
三、焚烧厂应对措施探讨
（一）运行项目
针对干垃圾燃烧后炉膛火焰温度提升易导致炉膛结焦、垃圾焚烧量降低等问题，可以通过运行调整及焚烧炉改造，实现垃圾焚烧炉稳定运行。
1、运行调整
（1）调整燃烧空气系统，可采取适当降低燃烧段、干燥段空气温度。
（2）提高燃烧空气的压力，垃圾的容重降低，垃圾进炉后的垃圾层厚增加，通过提高燃烧空气压力，有利于垃圾的燃烧进程。
（3）炉内喷渗沥液、喷水方式，降低炉温，提高垃圾焚烧量。同时，降低一次风温度需要跟炉排推进速度相匹配，也需要与炉排上下压差控制相结合，以避免出现垃圾燃烬率升高的现象；炉膛内喷渗沥液会加剧焚烧炉腐蚀和结焦、同时消耗了燃烧热量，降低了燃料输送给锅炉部分热量，降低吨垃圾发电量。
2、焚烧炉和余热锅炉改造
（1）提高热负荷，通过改造焚烧炉和余热锅炉的受热面布置，提高整体焚烧炉的热负荷，可适当提高垃圾焚烧量。目前大部分焚烧厂基本受限于汽轮发电机组的瓶颈，在无法解决多余蒸汽用途的前提下，暂无改造提升的空间。如蒸汽增加量不多的前提下，可以通过外部供热、大功率电机(循泵、引风机、给水泵（母管制的)改汽动方式，可以消纳—部分蒸汽。
（2）可考虑水冷炉排方式，通过炉排吸收热量，并进行热量回收利用，在实现炉排的保护的同时，适当降低炉温，以提高垃圾焚烧量。
（二）新建项目
1、重新论证垃圾热值设计范围，理论上要大幅提升，为满足未来干湿垃圾彻底分类的需求，应参照欧洲、日本、台湾的现状垃圾参数。目前上海市在实施的项目，设计热值参照了日本现状，但从采样分析的垃圾特性数据，更接近欧洲发达国家水平，在不考虑湿垃圾回流的情况下，未来运行仍存在偏离燃烧图工况运行可能性。
2、鉴于上海市的实际情况，入炉垃圾特性的变化预计还会有一个较长的过渡时期，对工程设计、运行优化和焚烧系统改造方案等的影响存在不确定性。
3、锅炉负荷、汽轮机选型都需做大幅调整。
4、渗沥液的产量将大幅降低，但短期不会变化太大，对于渗沥液处理设施建设投入和中远期运行有一定的影响。
四、主要结论
（一）分类后干垃圾热值大幅提升
2019下半年，垃圾分类后，干垃圾容重为96±32kg/m3，含水率在36.37±9.68%，相比于混合垃圾，容重下降约36.80%，含水率降低约36.33%；全市干垃圾低位发热量达到12998±3190kJ/kg，比混合垃圾的低位发热量上升约103.60%。
（二）焚烧厂单炉垃圾处理量降低明显
以上海某焚烧厂为例，对比2018年末与2019年末数据，垃圾含水率降低、热值提升，导致单台焚烧炉垃圾处理量降幅达11.5%；渗沥液产量由22.6%降低至2019年末14.9%；吨垃圾发电量由2018年末的359 kWh提升至2019年末443 kWh，增幅23%。
（三）焚烧厂应对措施研究需求急迫
运行调整措施主要包含配风、渗沥液回喷等；焚烧线改造为系统性工程，包括炉膛改造、水冷壁、过热器换热面增加以及烟气系统改造、余热利用系统扩容。焚烧厂根据实际扩容需求、结焦情况等，选择应对措施。
垃圾组分变化及多源固废掺烧需求增加，不仅对热值变化产生冲击，同时垃圾燃烧速率，在炉排上燃烧火线位置、各类燃烧污染物原始浓度有较大变化，需要进一步跟踪研究。
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