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城市垃圾焚燒發電技術簡述

   日期:2017-09-21     來源:環衛科技網 作者:盧紅梅    瀏覽:43    評論:0    

  隨著我國經濟的快速發展,城市化的進程也越來越快。但隨著城市人口的增加,如何處理日漸增多的城市生活垃圾是擺在我們面前的突出問題之一。目前,我國有三分之一的城市有垃圾圍城之勢,并且垃圾清運的數量還在以每年3%的速度在不斷增長。如果對垃圾處理不當,會對我們生存的環境造成巨大的危害。如:空氣質量惡化、地下水源和土壤受到污染、傳播疾病、影響環境衛生和人身健康。

  目前城市垃圾處理方式有三種:填埋、焚燒發電和堆肥。焚燒法與填埋和堆肥相比,具有較大優勢。主要體現在:可有效減少垃圾容量75%以上,節約土地,不會對土壤和地下水造成污染,垃圾焚燒產生的熱量可以用來供熱和發電。由于垃圾焚燒發電具有“無害化,減量化和資源化”的優勢,有望逐漸成為未來垃圾處理的主要方式。

  1、垃圾焚燒發電工藝流程

  1.1垃圾儲存

  對城市生活垃圾應剔除有毒有害的廢棄物及不可燃燒物。進場過磅后,首先送進垃圾儲池,垃圾儲池可儲存5~7d的垃圾處理量。在儲池內對垃圾進行攪拌、混合和倒垛等處理,并收集垃圾滲濾液。

  1.2垃圾焚燒

  垃圾沿下料裝置下落到給料裝置平臺,給料裝置將垃圾推送至焚燒爐進行焚燒,垃圾在焚燒爐燃燒后排出爐渣。垃圾焚燒爐的種類主要分為循環流化床爐和爐排爐兩大類。垃圾焚燒工藝也因爐型的不同而有所區別。

  1.3余熱發電

  垃圾焚燒爐配套余熱鍋爐和汽輪發電機組。垃圾燃燒產生的熱量通過余熱鍋爐產生蒸汽,蒸汽提供給汽輪機組發電。

  1.4煙氣凈化與處理

  生活垃圾焚燒過程中產生許多有害氣體和物質,如煙塵、酸性氣體、重金屬及二惡英等污染物。如何對這些污染物進行無害化處理,以免對環境造成二次污染,是在垃圾焚燒中應該特別引起重視的一個問題。煙氣凈化與處理工藝一般分為半干式反應塔+袋式除塵器、干式反應塔+袋式除塵器、濕式反應塔+袋式除塵器三種形式。

  濕式洗滌法雖然對酸性氣體的去除好于其它兩種形式,但是濕式洗滌法存在污水處理的問題,其系統設備的投資費用約為半干法的兩倍。

  1.5垃圾滲濾液的處理

  放置于垃圾儲池內的垃圾腐爛發酵以后,排出垃圾滲濾液。垃圾滲濾液的特點是臭味較重、氨氮和重金屬含量高,有機物污染濃度高,水質變化大,滲濾液一般占垃圾重量的10%左右。在垃圾發電的廠區內建有污水處理站,通過對滲濾液處理達標后才能排放。目前,對垃圾滲濾液更嚴格的處理標準(GB16889-2008)的實施,將為以MBR(膜生物反應器)為代表的新興技術帶來增長契機。MBR裝置由生化和超濾系統組成,采用膜生物反應器工藝處理垃圾焚燒發電廠滲濾液可有效的實現達標排放。

  1.6爐渣、爐灰的處理

  垃圾焚燒以后產生的爐渣約占垃圾總重量的15%左右。爐渣經過加工處理后進行再利用,可以作為制磚、道路的輔助材料。另外經過布袋除塵器回收下來的飛灰,約占垃圾總重量的3%左右,飛灰沒有利用價值,要經過無害化處理后進行填埋。

  2、垃圾焚燒發電主要設備

  2.1垃圾焚燒爐

  1)垃圾焚燒技術較復雜、技術含量高。垃圾焚燒爐是垃圾發電廠的核心設備。目前國內的城市生活垃圾發電廠,采用的焚爐主要有兩種形式:循環流化床爐和爐排爐。

  循環流化床爐工藝原理:垃圾焚燒循環流化床爐是基于循環流化床技術發展起來的集垃圾焚燒、供熱、發電為一體的先進的垃圾處理設備。這種爐型不設爐排,在爐內鋪設一定厚度和粒徑的石英砂或爐渣作為床料,通過底部的布風板鼓入一定壓力的熱空氣,床料被吹起、翻騰、加熱,被吹出爐膛的灰料經在爐膛出口的旋風分離器分離后再通過返料裝置送至爐膛的下部進行循環、燃燒。流化床內氣固混合非常強烈,垃圾入爐后與熾熱的床料迅速混合在一起,垃圾被加熱干燥后開始燃燒直至燃盡。

  2)爐排爐工藝原理:爐排是爐排爐最核心的部件,爐排一般分為干燥段、燃燒段、燃燼段。由于爐排的交錯運動,將垃圾向下方推動,垃圾依次通過爐排上的各個區域。垃圾在爐排上翻動的過程中,受到來自爐排下部的高溫一次風及爐內的輻射熱量,對爐排上的垃圾進行干燥后垃圾著火燃燒。高溫一次風來自于垃圾儲池上部的抽氣裝置,抽出的氣體經過蒸汽空氣加熱器和煙氣空氣加熱器加熱后經爐排穿過垃圾進入了爐膛,對垃圾進行干燥,并提供了垃圾燃燒所需要的氧氣。二次風從垃圾焚燒爐廠房的頂部吸風,然后送入爐膛,作用是補充氧氣,并對燃燒煙氣進行擾動,促使垃圾更充分地燃燒。

  3)垃圾燃燒產生的熱煙氣經過余熱鍋爐換熱,冷卻后的煙氣經過反應塔、活性炭噴射吸附、布袋除塵器等煙氣凈化處理系統后才能排放。

  4)兩種爐型在應用中的特點比較:

  ①機械爐排焚燒爐是往復運動爐排,爐排面積和爐膛體積均較大;不需要對垃圾進行預處理;設備占地面積大;垃圾在爐內停留時間比流化床爐長;可通過爐排的往復運動時垃圾翻轉,使垃圾受熱和燃燒均勻;煙氣中灰塵含量較低;助燃燃料為油、氣,成本較高;燃燒工況易控制,對工程的適應面廣等。爐排爐的投資費用比流化床焚燒爐高。

  ②流化床焚燒爐爐膛體積比爐排爐小;垃圾進入爐膛前要進行預處理;設備占地面積較爐排爐小;垃圾在爐內停留的時間較爐排爐短;爐溫受垃圾含水量的變化有較大波動;爐內燃燒時,較重的垃圾會快速達到爐膛底部,不易燃燒完全;煙氣中含塵量較高;助燃燃料為煤,成本較低;燃燒工況的控制難度略大。

  2.2余熱鍋爐及汽輪發電機組

  余熱鍋爐是通過受熱面中的水,吸收垃圾焚燒產生的熱量,產生的熱蒸汽送到汽輪發電機進行發電。多余的熱蒸汽可用于周邊用戶的使用。余熱發電在我國已經是比較成熟的技術,這里不再贅述。

  2.3煙氣凈化與處理設備

  煙氣凈化與處理的主要設備有反應塔、布袋收塵器等。煙氣中酸性氣體的去除在反應塔內進行,反應塔一般分為干法、半干法、濕法三種形式。三種反應塔的工藝原理為:干法反應塔一般采用消石灰和酸性氣體在反應塔內進行反應;半干法反應塔是利用旋轉噴霧器將氫氧化鈣溶液噴入反應塔中,與酸性氣體進行反應;濕法反應塔是將配置好的燒堿溶液噴入濕式洗滌塔,與酸性氣體進行反應。

  3、利用城市生活垃圾發電的現狀、前景及制約因素

  3.1城市生活垃圾發電的現狀

  我國第一座垃圾焚燒廠———深圳市市政環衛綜合處理廠,在1988年建成投產,自此,垃圾焚燒發電在我國開始越來越受到重視。尤其是近年來,垃圾焚燒發電廠的數量迅速增長。據統計,1998年至2012年,我國的垃圾焚燒發電項目市場累計投資總額為1469億元。但是,垃圾焚燒發電項目前期投資大、運行成本較高。垃圾焚燒發電項目在我國東、南部及沿海經濟比較發達的地區占比例最大。

  3.2城市生活垃圾發電的前景

  我國對城市垃圾發電的技術研究及應用雖然起步較晚,但是發展速度較快。由于我國經濟總體發展不平衡,短期內垃圾焚燒發電項目還不會在全國范圍內的城市形成普遍態勢。采用先進的垃圾焚燒發電處理技術,可以使垃圾無害化、資源化、減量化,將成為城市生活垃圾主要的處理技術之一,也讓城市生活垃圾成為一種新的可利用能源。

  3.3城市生活垃圾發電的制約因素

  1)我國生活垃圾熱值低,基本為發達國家的40%左右。因為我國以混合收集為主,沒有進行垃圾分類。也與我國垃圾中廚余和餐飲等有機物占比例較大、含水量較高等有關。

  2)垃圾焚燒技術有待進一步提高。由于我國垃圾焚燒發電起步較晚,國內的垃圾焚燒發電技術和設備是在引進國外技術和設備的基礎上發展起來的。國外對焚燒爐等關鍵設備的設計并不能完全適應我國生活垃圾的實際情況。我國的余熱發電技術比較成熟,垃圾焚燒發電廠的余熱發電設備多為國產,如何實現國產設備與進口設備的最佳匹配,也是需要進一步提高的地方。

  3)建設籌資難度大。由于垃圾電站的前期投資大,運行費用也比較高,這些因素制約了經濟不太發達的中西部地區。從目前國內投入運營的垃圾電站分布區域可以看出這一點。在經濟發達的城市和地區,城市生活垃圾焚燒發電逐漸成為生活垃圾主要處理技術之一。目前,垃圾焚燒發電的投資主體、建設主體日漸多元化。

  4、結語

  垃圾焚燒發電是對垃圾減量化、無害化、資源化處理的最好方式,符合循環經濟和可持續發展的要求。隨著垃圾分類處理的日趨規范化和國產焚燒爐技術水平的進一步提高,再加上國家政策的良好引導和有力的支持,我國的城市生活垃圾發電產業將會具有更大的發展空間。

 
標簽: 垃圾發電
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