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三大垃圾发电的技术进展分析

2016-04-21 10:27:33来源:绿色节能网浏览: 评论:0

  我国目前各城市居民日均产生垃圾0.8~1.2公斤不等,我国城市垃圾年产生量约为1.5亿吨,而且还在以每年8%~10%的增长率增长。全国累计垃圾堆存量已经达到60多亿吨,侵占土地面积超过5万公顷,已有200多个城市陷入垃圾包围之中。根据我国环境部预测,2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨,2015年和2020年将达到2.1亿吨。虽然我国的垃圾发电刚刚起步,但前景乐观,因为从长远效益和综合指标来看,垃圾发电将优于传统的电力生产。下面介绍三种主要的垃圾发电技术。

  垃圾填埋气发电

  垃圾填埋气发电是将垃圾填埋场中的有机物经降解后产生的填埋气(富含甲烷)作为燃料进行发电的技术,是一种将垃圾清洁化、资源化处理的利用方式。

  垃圾填埋气发电系统一般由气体收集系统、净化加压系统、燃气机发电及电气并网系统组成。填埋气被收集后经过气液分离器初步过滤,除去大液滴和细粒,然后经涡轮增压器增压,冷却器冷却后送入凝聚过滤器进一步过滤,除去较小的液滴和细粒,再进入燃气机,通过火花塞高压点火,燃烧膨胀推动活塞做功,带动曲轴转动,从而使发电机送出电能。燃气机产生的废气经排气管、换热装置、消音器、烟囱排到室外。

  整个过程采用可编程序控制器控制。利用计算机及网络技术对填埋气的处理过程和燃气发电机组进行实时控制,实现控制管理智能化,运营管理信息网络化。发电机组的控制采用一个标准的CaterpillarE.I.S控制模块,可控制机组的自动启动、停机和故障监测以及电子点火控制。

  垃圾焚烧发电

  垃圾发电就是将生活垃圾在垃圾贮坑中经过2~3天的贮存之后送入焚化炉中燃烧,利用垃圾焚烧放出的余热加热给水,产生一定温度和压力的过热蒸汽送往汽轮发电机发出电能。生活垃圾的焚烧,本质上与其他燃料是相同的,都是有机物在高温下的氧化放热反应,但由于垃圾作为燃料在成份上的特殊性,使得燃料入炉前、燃烧后的处理较为复杂,这也就形成了垃圾焚烧系统与通常的煤燃烧系统有较大差异的原因。

  就整个焚烧系统而言,输入系统的有:垃圾、空气、以及热回收介质(水)、尾气净化所需的脱污剂。输出系统的有:渣、灰、烟气、吸热后的介质(蒸汽)。此外,垃圾坑中的渗滤液,如全部喷入炉内焚烧,则没有污水排放(当然汽水系统中有排污),如不喷入炉内,则应进行必要的污水处理,达标后排放或排入市政污水管网。

  全量焚烧系统

  全量焚烧系统专门设计用于不经预处理的混合垃圾焚烧,在发达国家城市垃圾大多采用无预处理焚烧系统并进行余热利用,该系统利用率达85%以上.

  国内外垃圾焚烧技术主要有三大类:层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术(也称回转窑式)。

  层状燃烧技术发展较为成熟,且层状燃烧锅炉体积小、操作方便,所以很多国家都采用这种燃烧技术。层状燃烧的关键是炉排。垃圾在炉排上燃烧通过三个区:预热干燥区、主燃区和燃尽区。把垃圾放在炉排上,形成均匀的、有一定厚度的料层。主气从炉排下送入,热量不仅来自上方的辐射和烟气的对流,还来自垃圾层内部燃烧的传热。在炉排上已着火的垃圾在炉排的特殊作用下,使垃圾层强烈的翻动和松动,不断地推动下落,引燃垃圾底部着火。连续的翻转和松动,使垃圾层透气性加强,有助于垃圾的着火和燃烧。

  流化床燃烧技术由于其热强度高,更适宜燃烧发热值低、含水分高的燃料。从炉底装填砂粒并进行送气,在超过某个特定的流速后,砂粒形成流动浮游状态,从而形成流动层。流化床炉内蓄热量大,燃烧稳定,垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同时进行,无需复杂的调整、燃烧控制容易,易于实现自动化和连续燃烧。

  旋转焚烧炉燃烧设备主要是一个缓慢旋转的回转窑,其内壁可采用耐火砖砌筑,用以保护滚筒,也可采用管式水冷壁,水冷壁上开有许多小孔,热风通过小孔吹入燃烧室助燃,回转窑倾斜1~3°放置。垃圾送入后,热烟气对其进行干燥,在达到着火温度后燃烧,随着筒体滚动,垃圾翻滚并下滑,一直到筒体出口排出灰渣。回转窑是通过炉本体滚筒缓慢转动,利用内壁耐高温抄板将垃圾由筒体下部在筒体滚动时带到筒体上部,然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒内翻滚,可与空气充分接触,进行较完全的燃烧。

  垃圾衍生燃料系统

  混合垃圾通过机械分选、破碎处理筛选出金属、玻璃、沙土等不可燃物后,将以可燃物为主体的废弃物进一步粉碎、干燥、成型,制成物理性质较均一的垃圾衍生燃料RDF。

  RDF的生产线包括筛分、破碎、成型等一系列手段,通过分离单元操作去除不需要的成分,调节可燃物质含量生产出具有规定特征的RDF产品。

  一般情况下,在垃圾进入破碎或磨碎段前,需进行磁选/电选和空气分选,分选出其中的金属物质和玻璃等,以免金属碎片和硬物磨损破碎或磨碎设备。破碎和磨碎段后还可再设置滚筒筛,以弥补破碎或磨碎的不足。破碎后的垃圾进入干燥段干燥,干燥过程要配有除臭装置,以免污染环境。最后进行硬化处理,挤压或造粒成型。

  对于含水分较多的垃圾,可先对原生垃圾进行干燥处理,再进行分选,这样可以有效去除异物,提高分选精度,制造出优质的RDF。

  固体RDF易于贮存、运输,燃烧性能稳定,热量高达3500~5000kcal/kg,可单烧或与煤、木材等混烧。使用RDF焚烧发电,由于可燃分和热值提高,小粒子与空气接触面大、燃烧充分,使燃烧效率提高,可实现高温燃烧,而且二恶英类有害物的排放量也大大降低。

  块装组合式焚烧系统

  组合式焚烧系统又称控制氧化燃烧系统。该焚烧系统焚烧量较小,不适合需要充分搅动燃烧的垃圾,其单台处理能力一般在50t/d左右,它的主要部件为两个标准化燃烧室,现场组合安装,因而适于就地焚烧。

  垃圾气化发电

  垃圾气化发电是指直接将垃圾制成可燃气体作为燃料进行发电.垃圾气化技术有熔融气化、热解气化、反火气化等。

  垃圾气化是将垃圾中的有机成分在还原性气氛下与气化剂反应生成燃气的过程。

  气化所产生的主要气体为氢气及一氧化碳,次要的气体成分为水分、甲烷及二氧化碳。

  熔融气化技术实际上包含垃圾在450~640℃温度下的气化和含炭灰渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程,并将这两个过程有机地结合起来形成一个整体。

  热解气化技术结合了创新的高温分解技术和传统的高温供养气化技术。没有传统的锅炉,而是模拟了地层中的化工过程,将废物气化。

  反火气化是我国首创的垃圾处理技术。该技术特点主要表现在垃圾反火气化炉的气化剂从气化炉顶部进入,从而使炉内氧化层在还原层之上,燃烧所产生的水蒸气和干馏气不直接向炉外输出,而是与预热后的气化剂一起通过氧化层、还原层和灰渣层从炉底排出,从而使干馏气中二恶英等有害物质在高温作用下分解,同时产生洁净的煤气。

 

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