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城市垃圾焚烧发电技术简述

2017-09-21 14:49:52来源:环卫科技网 作者:卢红梅浏览: 评论:0

  随着我国经济的快速发展,城市化的进程也越来越快。但随着城市人口的增加,如何处理日渐增多的城市生活垃圾是摆在我们面前的突出问题之一。目前,我国有三分之一的城市有垃圾围城之势,并且垃圾清运的数量还在以每年3%的速度在不断增长。如果对垃圾处理不当,会对我们生存的环境造成巨大的危害。如:空气质量恶化、地下水源和土壤受到污染、传播疾病、影响环境卫生和人身健康。

  目前城市垃圾处理方式有三种:填埋、焚烧发电和堆肥。焚烧法与填埋和堆肥相比,具有较大优势。主要体现在:可有效减少垃圾容量75%以上,节约土地,不会对土壤和地下水造成污染,垃圾焚烧产生的热量可以用来供热和发电。由于垃圾焚烧发电具有“无害化,减量化和资源化”的优势,有望逐渐成为未来垃圾处理的主要方式。

  1、垃圾焚烧发电工艺流程

  1.1垃圾储存

  对城市生活垃圾应剔除有毒有害的废弃物及不可燃烧物。进场过磅后,首先送进垃圾储池,垃圾储池可储存5~7d的垃圾处理量。在储池内对垃圾进行搅拌、混合和倒垛等处理,并收集垃圾渗滤液。

  1.2垃圾焚烧

  垃圾沿下料装置下落到给料装置平台,给料装置将垃圾推送至焚烧炉进行焚烧,垃圾在焚烧炉燃烧后排出炉渣。垃圾焚烧炉的种类主要分为循环流化床炉和炉排炉两大类。垃圾焚烧工艺也因炉型的不同而有所区别。

  1.3余热发电

  垃圾焚烧炉配套余热锅炉和汽轮发电机组。垃圾燃烧产生的热量通过余热锅炉产生蒸汽,蒸汽提供给汽轮机组发电。

  1.4烟气净化与处理

  生活垃圾焚烧过程中产生许多有害气体和物质,如烟尘、酸性气体、重金属及二恶英等污染物。如何对这些污染物进行无害化处理,以免对环境造成二次污染,是在垃圾焚烧中应该特别引起重视的一个问题。烟气净化与处理工艺一般分为半干式反应塔+袋式除尘器、干式反应塔+袋式除尘器、湿式反应塔+袋式除尘器三种形式。

  湿式洗涤法虽然对酸性气体的去除好于其它两种形式,但是湿式洗涤法存在污水处理的问题,其系统设备的投资费用约为半干法的两倍。

  1.5垃圾渗滤液的处理

  放置于垃圾储池内的垃圾腐烂发酵以后,排出垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的特点是臭味较重、氨氮和重金属含量高,有机物污染浓度高,水质变化大,渗滤液一般占垃圾重量的10%左右。在垃圾发电的厂区内建有污水处理站,通过对渗滤液处理达标后才能排放。目前,对垃圾渗滤液更严格的处理标准(GB16889-2008)的实施,将为以MBR(膜生物反应器)为代表的新兴技术带来增长契机。MBR装置由生化和超滤系统组成,采用膜生物反应器工艺处理垃圾焚烧发电厂渗滤液可有效的实现达标排放。

  1.6炉渣、炉灰的处理

  垃圾焚烧以后产生的炉渣约占垃圾总重量的15%左右。炉渣经过加工处理后进行再利用,可以作为制砖、道路的辅助材料。另外经过布袋除尘器回收下来的飞灰,约占垃圾总重量的3%左右,飞灰没有利用价值,要经过无害化处理后进行填埋。

  2、垃圾焚烧发电主要设备

  2.1垃圾焚烧炉

  1)垃圾焚烧技术较复杂、技术含量高。垃圾焚烧炉是垃圾发电厂的核心设备。目前国内的城市生活垃圾发电厂,采用的焚炉主要有两种形式:循环流化床炉和炉排炉。

  循环流化床炉工艺原理:垃圾焚烧循环流化床炉是基于循环流化床技术发展起来的集垃圾焚烧、供热、发电为一体的先进的垃圾处理设备。这种炉型不设炉排,在炉内铺设一定厚度和粒径的石英砂或炉渣作为床料,通过底部的布风板鼓入一定压力的热空气,床料被吹起、翻腾、加热,被吹出炉膛的灰料经在炉膛出口的旋风分离器分离后再通过返料装置送至炉膛的下部进行循环、燃烧。流化床内气固混合非常强烈,垃圾入炉后与炽热的床料迅速混合在一起,垃圾被加热干燥后开始燃烧直至燃尽。

  2)炉排炉工艺原理:炉排是炉排炉最核心的部件,炉排一般分为干燥段、燃烧段、燃烬段。由于炉排的交错运动,将垃圾向下方推动,垃圾依次通过炉排上的各个区域。垃圾在炉排上翻动的过程中,受到来自炉排下部的高温一次风及炉内的辐射热量,对炉排上的垃圾进行干燥后垃圾着火燃烧。高温一次风来自于垃圾储池上部的抽气装置,抽出的气体经过蒸汽空气加热器和烟气空气加热器加热后经炉排穿过垃圾进入了炉膛,对垃圾进行干燥,并提供了垃圾燃烧所需要的氧气。二次风从垃圾焚烧炉厂房的顶部吸风,然后送入炉膛,作用是补充氧气,并对燃烧烟气进行扰动,促使垃圾更充分地燃烧。

  3)垃圾燃烧产生的热烟气经过余热锅炉换热,冷却后的烟气经过反应塔、活性炭喷射吸附、布袋除尘器等烟气净化处理系统后才能排放。

  4)两种炉型在应用中的特点比较:

  ①机械炉排焚烧炉是往复运动炉排,炉排面积和炉膛体积均较大;不需要对垃圾进行预处理;设备占地面积大;垃圾在炉内停留时间比流化床炉长;可通过炉排的往复运动时垃圾翻转,使垃圾受热和燃烧均匀;烟气中灰尘含量较低;助燃燃料为油、气,成本较高;燃烧工况易控制,对工程的适应面广等。炉排炉的投资费用比流化床焚烧炉高。

  ②流化床焚烧炉炉膛体积比炉排炉小;垃圾进入炉膛前要进行预处理;设备占地面积较炉排炉小;垃圾在炉内停留的时间较炉排炉短;炉温受垃圾含水量的变化有较大波动;炉内燃烧时,较重的垃圾会快速达到炉膛底部,不易燃烧完全;烟气中含尘量较高;助燃燃料为煤,成本较低;燃烧工况的控制难度略大。

  2.2余热锅炉及汽轮发电机组

  余热锅炉是通过受热面中的水,吸收垃圾焚烧产生的热量,产生的热蒸汽送到汽轮发电机进行发电。多余的热蒸汽可用于周边用户的使用。余热发电在我国已经是比较成熟的技术,这里不再赘述。

  2.3烟气净化与处理设备

  烟气净化与处理的主要设备有反应塔、布袋收尘器等。烟气中酸性气体的去除在反应塔内进行,反应塔一般分为干法、半干法、湿法三种形式。三种反应塔的工艺原理为:干法反应塔一般采用消石灰和酸性气体在反应塔内进行反应;半干法反应塔是利用旋转喷雾器将氢氧化钙溶液喷入反应塔中,与酸性气体进行反应;湿法反应塔是将配置好的烧碱溶液喷入湿式洗涤塔,与酸性气体进行反应。

  3、利用城市生活垃圾发电的现状、前景及制约因素

  3.1城市生活垃圾发电的现状

  我国第一座垃圾焚烧厂———深圳市市政环卫综合处理厂,在1988年建成投产,自此,垃圾焚烧发电在我国开始越来越受到重视。尤其是近年来,垃圾焚烧发电厂的数量迅速增长。据统计,1998年至2012年,我国的垃圾焚烧发电项目市场累计投资总额为1469亿元。但是,垃圾焚烧发电项目前期投资大、运行成本较高。垃圾焚烧发电项目在我国东、南部及沿海经济比较发达的地区占比例最大。

  3.2城市生活垃圾发电的前景

  我国对城市垃圾发电的技术研究及应用虽然起步较晚,但是发展速度较快。由于我国经济总体发展不平衡,短期内垃圾焚烧发电项目还不会在全国范围内的城市形成普遍态势。采用先进的垃圾焚烧发电处理技术,可以使垃圾无害化、资源化、减量化,将成为城市生活垃圾主要的处理技术之一,也让城市生活垃圾成为一种新的可利用能源。

  3.3城市生活垃圾发电的制约因素

  1)我国生活垃圾热值低,基本为发达国家的40%左右。因为我国以混合收集为主,没有进行垃圾分类。也与我国垃圾中厨余和餐饮等有机物占比例较大、含水量较高等有关。

  2)垃圾焚烧技术有待进一步提高。由于我国垃圾焚烧发电起步较晚,国内的垃圾焚烧发电技术和设备是在引进国外技术和设备的基础上发展起来的。国外对焚烧炉等关键设备的设计并不能完全适应我国生活垃圾的实际情况。我国的余热发电技术比较成熟,垃圾焚烧发电厂的余热发电设备多为国产,如何实现国产设备与进口设备的最佳匹配,也是需要进一步提高的地方。

  3)建设筹资难度大。由于垃圾电站的前期投资大,运行费用也比较高,这些因素制约了经济不太发达的中西部地区。从目前国内投入运营的垃圾电站分布区域可以看出这一点。在经济发达的城市和地区,城市生活垃圾焚烧发电逐渐成为生活垃圾主要处理技术之一。目前,垃圾焚烧发电的投资主体、建设主体日渐多元化。

  4、结语

  垃圾焚烧发电是对垃圾减量化、无害化、资源化处理的最好方式,符合循环经济和可持续发展的要求。随着垃圾分类处理的日趋规范化和国产焚烧炉技术水平的进一步提高,再加上国家政策的良好引导和有力的支持,我国的城市生活垃圾发电产业将会具有更大的发展空间。

 

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