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              淺析垃圾焚燒發電的工程應用技術

                 日期:2017-10-13     來源:環衛科技網 作者:李艷    瀏覽:2    評論:0    

                用焚燒方式并回收其中能量的垃圾處理技術在近20年得到了迅速發展,美國、歐洲、日本等發達國家已開始大量應用,并產生了良好的環保效益與經濟效益。焚燒垃圾,回收能源,以實現城市生活垃圾的減容化、無害化和資源化,被認為是我國處理城市生活垃圾的一個重要方向。城市生活垃圾焚燒發電廠由于有自己的優勢特點,同時也是一個既焚燒垃圾同時發電等的綜合利用工程,而且本著循環經濟理念,垃圾發電廠能產生良好的環境、社會和經濟效益。近年來,大中城市建設垃圾焚燒發電廠在我國得到了迅速發展。

                一、垃圾焚燒技術特點

                采用垃圾焚燒處理并利用其余熱發電和供熱,是解決垃圾處理難的方法之一。焚燒法是通過高溫氧化作用,把垃圾中的可燃物氧化為二氧化碳和水,同時釋放熱能,排出煙氣和固體殘渣,可實現垃圾的減容化(體積減少70%~90%)、無害化和資源化。焚燒法具有減量化程度高,處理周期短,占地面積小,選址靈活,可分解破壞有害、有毒廢棄物,焚燒過程產生的熱量用來發電可以實現垃圾的能源化。

                通過焚燒可以使可燃性固體廢物氧化分解并產生熱量,達到去除毒性、回收能量及獲得副產品的目的。幾乎所有的有機性廢物都可以用焚燒法處理。對于無機-有機混合性固體廢物,如果有機物是有毒有害物質,一般也最好采用焚燒法處理。

                焚燒法適用于處理可燃物較多的垃圾。采用焚燒法,必須注意不造成空氣的二次污染。日本以及歐洲的瑞士、瑞典等國在一般焚燒法基礎上,還發展了高溫與中溫分解,使垃圾在1650℃以上的高溫下基本或完全燃燒,并回收釋放的能量作為能源。

                焚燒處理對垃圾低位熱值有一定要求,所以不是任何垃圾都可以焚燒的,而且只有對那些不能回收有價物,只能回收熱能的垃圾,垃圾焚燒處理才是科學、合理的。

                二、垃圾焚燒發電廠設計方案

                在垃圾焚燒發電廠設計過程中采用合理的優選方案是關系到建廠的一次性投資額、運行費用以及直接關系著整個工程的成功與否。

                (一)垃圾焚燒發電廠廠址的選擇。

                圾焚燒電廠工程的選址一般應符合城市總體規劃、環境保護規劃和垃圾處理政策的取向。垃圾焚燒電廠的選址首先是防止二次污染的安全原則,應盡量靠近垃圾集中產生源,以降低垃圾運輸成本和減少垃圾運輸車輛,大城市可規劃分區建垃圾焚燒電廠,中小城市可進行區域化規劃和建設。由于垃圾焚燒電廠的全廠發電效率比普通燃煤電廠低得多,所以為了提高其經濟性,廠址最好靠近熱負荷需求中心,進行熱電聯供。同時也要考慮垃圾焚燒飛灰(危險廢棄物)的填埋場址。

                (二)垃圾焚燒爐型的優選。

                焚燒系統是垃圾焚燒處理的最為關鍵部分,這部分的好壞將直接關系著整個工程的成功與否,垃圾焚燒處理有多種爐型可以選擇,目前國內已建成的垃圾焚燒電廠采用的是機械爐排爐或流化床焚燒爐。從環保角度考慮,要保證焚燒爐穩定燃燒并具有較高的燃燒效率,垃圾平均低位熱值要達到5000kJ/kg以上才有可能實現。因此當該地區垃圾熱值不高且季節波動較大時,適宜選擇流化床焚燒爐,因為流化床焚燒爐在設計時考慮添加一定量輔助燃料(煤),可實現混合燃料熱值達到5000kJ/kg以上,但原煤摻燒量不超過入爐燃料的20%(質量比)。機械爐排爐在垃圾焚燒過程中HCl、SOx、NOx等有害氣體對過熱器及鍋爐管束有極強的腐蝕性,因此蒸汽溫度不宜過高。目前國際上新型機械爐排焚燒爐的設計參數一般為:主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度400℃、給水溫度約150℃;流化床焚燒爐由于屬中溫燃燒,可通過爐內加石灰石控制HCl、SOx的生成,即主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度450℃、給水溫度約150℃,這種形式的焚燒爐目前在國內多個垃圾發電廠已投入運行。因此從全廠發電效率考慮,選取流化床焚燒爐具有一定優勢。

                (三)尾部煙氣的凈化系統的設置。

                由于生活垃圾焚燒煙氣中的污染物分為顆粒物(粉塵)、酸性氣體(HCl、HF、SO2、NOX等)、重金屬(Hg、Pb、Cr等)和有機劇毒性污染物(二惡英、呋喃等)四大類,為了防止垃圾焚燒處理過程中這四大類污染物對環境產生的二次污染,利用煙氣凈化系統嚴格控制垃圾焚燒煙氣的排放,國外經濟發達國家的研究和實踐表明,“低溫控制”和“高效顆粒物捕集”是煙氣凈化系統成功運行的關鍵因素。在垃圾焚燒煙氣凈化過程中,必須將溫度控制得盡可能低(但在露點以上),同時應采用高效除塵器。

                (四)灰渣處理系統的設置及綜合利用。

                灰渣處理系統可由2個獨立的子系統組成:爐渣處理系統和飛灰處理系統。爐渣處理系統:對爐渣收集并冷卻,將其輸送至貯坑,再由運輸車送往填埋場最終處理,爐渣中的鐵可用磁分選方法回收,爐渣如果浸出毒性經測試合格可用作建筑原料。飛灰處理系統:收集飛灰,經過調濕后送至灰斗貯存,再運出填埋,由于飛灰中含有大量重金屬及有機類污染物是危險廢棄物,填埋前要進行固化處理。上述要求主要是針對機械爐排爐的焚燒灰。相對來說,流化床爐所產生的灰單位重量含重金屬及有機類污染物量非常低。

                垃圾焚燒發電產生的垃圾焚燒渣為燒結火山灰質材料,磨細后仍具有水硬膠凝性能,多用于水泥混合材料,也可同水泥熟料或同石灰和石膏等配制加工成少熟料或無熟料的水泥了較好。垃圾焚燒渣成分相對比較復雜,重金屬含量高,后用于水泥混體材,其重金屬元素在水泥中得以固化。這對實現能源企業依據自身資源優勢延伸產業鏈和價值鏈、多業發展,提升垃圾焚燒電廠固體廢棄物資源化利用對企業經濟效益和社會效益的貢獻率,具有十分重要的現實意義。目前浙江省垃圾焚燒渣一般都作為水泥混合材料得到了很好的利用。

                三、其它二次污染源的主要治理措施

                垃圾焚燒發電廠在處理垃圾時,除了對煙氣、灰渣進行有效控制外,廢水、惡臭、噪聲同樣也是需要進行有效的控制,而且應使各污染物排放達到相關標準規定,這也是垃圾焚燒發電過程中的主要目標。以防止和避免垃圾處理和轉化過程中產生的環境污染問題。

                (一)廢水處理的治理措施。

                廢水包括工藝生產廢水和生活污水。工藝生產廢水包括垃圾滲瀝液及生產廢水。生產廢水包括洗車廢水、卸料場地沖洗廢水、除灰渣廢水及鍋爐廢水等。垃圾滲瀝液主要產生于垃圾貯坑,是垃圾發酵腐爛后,垃圾內水分排出造成的,含有較多難降解有機物,可噴入焚燒爐內,用燃燒法處理。生產廢水經廢水處理系統處理,處理后的廢水應優先考慮循環再利用,必須排放時,水中污染物允許值按GB8978《污水綜合排放標準》執行。

                (二)惡臭的治理措施。

                垃圾焚燒發電廠與填埋場相比,產生的惡臭要輕得多。產生惡臭的地方有垃圾貯坑、從貯坑向焚燒爐加料及焚燒過程中。由于惡臭對廠區周圍影響非常大,必須加以有效處理。氨、硫化氫、甲硫醇和臭氣體積質量廠界排放限值根據廠址所在區域,應分別按GBl4554《惡臭污染物排放標準》中相應級別的指標執行。針對垃圾坑內的惡臭污染源,由于惡臭可在高溫條件下分解的特性,可通過一次風機從垃圾池上方抽取池內氣體并經余熱后送入焚燒爐,作為助燃用一次空氣;為防止垃圾池內惡臭外逸,設電動卸料門,卸料時打開,卸料后及時關閉,使垃圾坑處于密閉狀態。在垃圾爐運行期間,需要連續抽取坑內空氣,從而使垃圾坑內處于負壓狀態,避免惡臭外逸;以及垃圾坑內的垃圾要經常翻動,可減少垃圾厭氧發酵的幾率、采用封閉式垃圾運輸車、垃圾卸料平臺的進出口處設置風幕門等措施進行有效的防治。

                (三)垃圾焚燒發電廠噪聲治理措施。

                采用工藝先進、噪聲小的機械設備,設備采購合同中提出設備噪聲的限制要求,從噪聲源頭控制。對高噪音設備采取降噪措施,如設置消聲器或者在設備外外加噪音隔離罩;風機進出口、水泵進出口加裝橡膠接頭等振動阻尼器;水泵等基礎設減振墊,從傳播途徑上控制噪聲的傳播等。

                四、影響效率的主要因素

                在垃圾焚燒發電應用過程中,在技術上及經濟上可行的情況下,提高發電效率,是垃圾發電產業的研究課題之一。影響垃圾發電效率的主要因素有焚燒鍋爐效率、蒸汽參數、汽輪機型式及其熱力系統以及廠用電率。

                (一)焚燒鍋爐效率的影響。

                在垃圾焚燒鍋爐中,將垃圾中的化學能轉換為蒸汽中的熱能,其能量轉換效率即焚燒鍋爐效率,造成垃圾焚燒鍋爐效率偏低的原因有:城市生活垃圾的高水份、低熱值、焚燒鍋爐熱功率相對較小以及垃圾焚燒后煙氣中含灰塵及各種復雜成份,帶來燃燒室內熱回收的局限性等。

                (二)蒸汽參數的影響。

                垃圾焚燒鍋爐生產的蒸汽其參數偏低,原因有焚燒鍋爐的熱功率較小以及焚燒鍋爐燃燒氣體中含有的氯化物鹽類引起過熱器的高溫腐蝕。在日本通常將焚燒鍋爐的蒸汽參數設計為2.94MPa、300℃以下;在歐洲與美國,蒸汽參數一般不超過4.5MPa、450℃;今后也將向高溫高壓化(9.8MPa、500℃)發展。

                4.3汽輪機型式及其熱力系統以及廠用電率的影響

                在汽輪機型式及其熱力系統方面,合理選擇汽輪機型式,以及熱力系統方面應用合理的蒸汽參數,優化熱力系統,并注意機爐匹配,發電與供熱協調;在廠用電率方面,垃圾焚燒發電廠由于其特殊性,廠用電率較高,約為21%~25%,其原因有:垃圾焚燒發電廠容量小、蒸汽參數低、循環流化床焚燒鍋爐需要高壓風機,能耗較高以及系統復雜,輔機數量及耗電量增加等。

                五、結束語

                垃圾發電廠與常規燃煤熱電廠相比,由于其焚燒爐技術含量高、環保要求嚴、熱效率較低,因而初投資要高許多,但垃圾轉化熱電站的建設首要目的是環保效益,帶來的環境效益是長遠的,而且垃圾焚燒后產生的灰渣也可以進一步的進行綜合利用。垃圾焚燒發電廠又屬于環保工程,長遠上看,建設垃圾發電廠從經濟技術指標上是完全可行的。垃圾焚燒發電廠以垃圾作為主要能源,垃圾焚燒后利用熱能對外供熱和發電,不僅處理了垃圾,同時也節省了能源資源。大力發展垃圾焚燒發電行業,非常符合我國可持續發展的戰略。

               
              標簽: 垃圾焚燒發電
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