严寒地区垃圾焚烧发电厂房暖通设计及优化

严寒地区垃圾焚烧发电厂房暖通设计及优化

潘伟红

中国轻工业广州工程有限公司；广东广州511147

摘要：本文基于实际的垃圾焚烧发电厂房暖通设计进行思考，结合实际的使用需求，对暖通系统的各个节点进行有效的优化，以便于有效满足严寒地区垃圾焚烧发电厂使用要求，提升系统的可靠性与经济性。

关键词：严寒地区；垃圾焚烧发电厂；厂房；暖通设计

随着经济的发展和城市化进程的加快，垃圾产生量呈现逐年上升的趋势。垃圾焚烧发电作为一种高效的垃圾处理方式，不仅有效减少了垃圾填埋对土地资源的占用，还能实现垃圾资源的综合利用，为可持续发展提供了有力保障。目前，垃圾焚烧发电技术在全球范围内得到了广泛应用，许多国家和地区都建立了先进的垃圾焚烧发电厂。但是，在严寒地区，由于环境条件的特殊性，垃圾焚烧发电面临一系列挑战，如中国东北、西北等地，冬季气温常常低至零下十几度甚至更低，同时也会影响垃圾焚烧发电的热值，对生产效率和燃烧效果带来不利的影响。例如，在垃圾温度较低的情况下，垃圾很难通过生物质分解，将大分子转化为小分子，这样会使垃圾无法有效发酵，同时其燃烧的热值也相对较低。并且在低温的情况下，垃圾燃烧很难解决二噁英燃烧分解问题。增加垃圾处理压力的同时，也影响了垃圾焚烧发电厂的环境效益。因此，在严寒地区垃圾焚烧发电厂建设的过程中，必须重视厂房暖通设计与优化，从而优化垃圾焚烧发电厂的生产工艺，提升生产的效率与可靠性。

一、项目概况

本项目是我国某省某日处理量为600t的垃圾焚烧发电厂房的设计。该项目采用机械锅炉，SNCR脱销+半干式脱酸+袋式除尘进行日常的生产。厂房暖通设计的主要目的，需要在保障工作供暖的同时，提升垃圾池间的温度，从而保证冬季入场垃圾得到及时的化冰、沥水和发酵，提升垃圾的热值，使其满足冬季稳定运行以及最佳经济性和生产效益的要求。

二、供暖设计与优化

（一）生产供暖

生产供暖整体采用热水供暖系统，考虑到生产的实际需求，供暖设备均采用钢制柱型散热器，使其能够为锅炉、烟气、汽机等车间提供供暖。为了进一步提升供暖的质量，在部分车间内墙边缘位置，额外增设两组平行布置的散热器，并且在实际设计的过程中，结合车间的生产要求，计算有效供暖的面积，从而保证生产车间拥有足够的供暖。锅炉间、烟气净化间、汽机间等高大空间额外采用暖风机、蒸汽供暖系统等方式进行补充供暖[1]。相较于传统的设计方式，该车间的生产供暖具有比较高的稳定性，可以保证各个车间的温度符合实际使用的需求。例如，焚烧厂房和工艺用法采用10℃的温度控制，而对于有人员频繁出入的操作间、办公室，则根据18℃的标准进行设计。确保供暖符合实际生产工作的要求，并避免过度设计造成的资源浪费现象。

（二）垃圾供暖

该项目在冬季运行的过程中，由于早期垃圾焚烧中的二噁英需要使用燃油等燃料提升焚烧热值，从而增加了生产成本，考虑到经济性和环保性的要求，尝试对垃圾池进行供暖，从而使垃圾能够有效的化冰，使冬季垃圾的燃烧热值3350 kJ/kg提升到5520 kJ/kg左右，有效减少需要深入燃油的情况。垃圾池的供暖整体采用热风供暖的方式，为了避免垃圾池围护冷空气渗入和卸料口出现的热能消耗，在保证垃圾池负压的同时，使用组合式暖风柜机组提供蒸汽供暖。同时，相较于一般设计的方式，本项目将送风口调整到塑料门上方的液压平台，利用上部回风的效果，有效避免高温送风引起的供暖效果不佳情况，垃圾池整体的供暖设计温度保持在25℃。通过上述手段，保证垃圾能够有效地化冰，从而更好地进行后续处理[2]。

（三）卸料大厅供暖

卸料大厅保持适宜的环境温度，可以有效提升垃圾运输的效率，在设计的过程中整体采用25℃的供暖设计标准，通过使用暖风机和散热器联合供暖的方式，提升供暖的效率。并且在卸料大厅大门处设置节能型蒸汽式风幕机，避免外面的冷风侵入。暖风机采用轴流式暖风机共11台，散热器采用与生产供暖相同的系统以及6个散热器。暖风机的出风口保持45°的倾角，并结合内部空气流动的趋势，使暖风机的热风保持相互衔接的效果，从而在卸料中间形成一个较为完整的空气环流。实际运行的过程中，若散热器可以满足卸料大厅环境温度控制的要求，则不会开启暖风机。而相反的情况下，则通过暖风机和散热器的联动，确保大厅的环境温度维持在25℃左右[3]。

三、空调新风设计与优化

（一）空调设计

本项目中电厂的主控楼、锅炉间等房间，通过组合布置成联合厂房的方式进行整体设计。为了确保各个区域空调设计的舒适性，结合建筑外立面和空调负荷的要求，以及空调区域的分布，采用风冷型变制冷剂流量空调机组和分体式空调机组构建空调系统。对于中央控制室和会议室等人员较多且面积较大的房间，采用变制冷剂流量空调机组进行空气调节；对于渣吊控制室、飞灰固化控制室、垃圾吊控制室等分散且空调负荷较小的房间，则采用分体式空调机组进行空气调节。锅炉间及烟气净化间则采用顶部气楼进行散热。

（二）新风设计

新风系统的设计按照每人30m³/h的标准进行有效的设计，结合不同车间的人员出入情况，在确保车间气压状态符合要求的同时，对接触卸料大厅、垃圾池区域的新风进风口位置进行有效的控制。确保其的距离大于20m，并且保证有人员出入的房间室内压力保持在10~30Pa，走廊、过道则需要保持在5~15Pa，从而有效提升工作区域的空气品质。同时，为了避免新风使用过程中与室内空气混合后产生的结露和雾气现象，进一步采用电辅助加热的方式，提升新风近期的温度，确保进气的温度大于5℃。同时，新风进风管道采用离心玻璃棉消声风管，在降低设备噪音的同时，提升进风管道的稳定性。并且结合参观、巡检的使用需求，在设置双层防臭门的同时，使用两台新风送风机，保证相关区域维持良好的正压，避免生产过程中空气质量受到的不利影响[4]。

四、通风设计与优化

通风设计与优化的过程中，垃圾池的防臭通风与渣池间的通风占据较大的比例，而有人员出入的区域，使用通风和新风、排风的情况比较多见，具体的通风设计如表1所示。但通风设计与优化的重点依然仅考虑垃圾池和渣池间的设计与优化。

表1项目整体通风设计

（一）垃圾池的防臭通风

垃圾池整体的防臭通风采用负压设计，按照-50~-40Pa的标准范围进行设计，并从排风和进风两个角度对臭气的扩散进行全面的控制。排风的过程中，排出的臭气通过直接抽送锅炉的方式进行高温焚烧，燃烧后的烟尘通过检测和处理后进行高位排放。而进风处的臭气扩散，在采用负压和围护封闭处理的同时，针对卸料门、渗滤沟道间等容易产生泄漏的区域，使用换气排风扇进行集中收集的方式，有效减少可能出现的臭气扩散现象。同时，为了进一步保障该区域良好的负压状态，整体的换气次数通过进一步的优化设计，按照垃圾池排风量85%的标准计算最大换气次数，并且使用自动化设备检测垃圾池间的甲烷浓度，确保甲烷浓度低于25%的同时，按照单台风机6h-1的标准对通风换气次数进行有效的优化。并且重点关注卸料门、上料坡道等易泄漏点的管理与控制，设置空气幕的同时，采用1、2次风机吸风的方式，发挥良好的吸风、防臭效果。在此基础上，采用多支路防臭抽风系统的设计方式，通过四路抽风支管，有效控制垃圾池间的负压状态，并结合夏季冬季不同的运行要求，调整四路抽风支管的运行方式，从而避免大量抽风造成的能源和热量浪费现象。

（二）渣池间的通风

生产后产生的炉渣，需要通过净水降温之后排放至渣坑。由于在冬季运行的过程中会产生较大的雾气和一定的扬尘，对生产的能见度以及可靠性带来不利的影响。在该区域采用机械排风的形式进行设计，通过设置抽风管制路的方式，将该区域的排风通过锅炉二次风机展开进一步焚烧处理。同时，由于室外冷空气在自然进风的情况下，会在室内产生较大的雾气，渣池间的进风和外门处使用热空气幕的方式进行隔离。并在此基础上使用三台轴流通风机，锅炉间隙风的同时，对该区域进行有效的供热补风，从而满足车间整体的耗热量需求。为了进一步提升冬季雾气的控制效果，进一步对生产工艺进行优化，在装车的过程中，可以通过关闭渣池间大门的方式，提升区域的可见度，并通过调节锅炉二次风机的抽风量，使该区域内始终保持-15Pa左右的负压，若在无法保证良好负压的情况下，则会进一步开启其他通风机，提升负压控制的精度与可靠性[5]。

五、排烟设计与优化

在排烟设计的过程中，锅炉间和烟气净化间，采用联通大车间的方式进行设计，使用自然排烟系统的同时，根据生产车间的要求按照2000㎡的标准进行防烟分区的合理设计。自然排烟口通过均匀设置和自动控制的方式进行设计，并结合自然排烟的要求设置自然排烟口，确保自然排烟条件满足实际使用的需求。同时，结合车间生产的要求，在屋顶处设置自然通风器的同时，通过确保储烟仓烟层的温度与环境温差在15℃左右，从而避免因温差过大出现的冷凝现象。使厂房在发生火灾后，烟气可以通过向上积聚排出的方式，通过自然排放和机械排风的方式，提升排烟的可靠性。此外，对于锅炉、垃圾池、汽机等重要场所，通过设置自动化的监控设备，确保烟气得以有效的监控，并且使用电动启闭阀板对屋顶的自然通风器进行自动化的控制，提升排烟系统的可靠性。

六、结语

综上所述，在设计并应用完成后，项目已经完整安全运行了3年，并且在实际应用的过程中，垃圾池垃圾表面能保持一定温度且不结冰，使生产的过程中不需要额外投入燃油进行助燃，达到优化生产工艺，提升生产效率的目的。并且在应用的过程中，有人员活动的车间没有明显的气味，而且环境温度符合该区域室温的基本要求。结合实际应用的效果，在类似项目的暖通设计过程中，应当积极分析综合供热、场地和通风的实际需求，合理展开设计方案的优化，从而确保经济性与实用性的平衡。

参考文献：

[1]方斌东,梁伍一,韩志明,等.辽宁省某生活垃圾焚烧发电厂暖通设计[J].暖通空调,2024,54(07):42-46.

[2]李少杰.严寒地区垃圾焚烧发电厂垃圾坑暖通设计[J].暖通空调,2022,52(04):113-117.

[3]姚珑璐.严寒地区垃圾焚烧发电厂房暖通设计及优化[J].科技风,2020,(09):125.

[4]方斌东,邹昊舒,冯旭东,等.生活垃圾焚烧发电厂暖通空调设计[J].暖通空调,2020,50(03):44-48.

[5]朱长礼.严寒地区垃圾焚烧发电厂房暖通设计及优化[J].商品与质量,2020(10):99.