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开发垃圾发电技术实现热电持续发展.docx

开发垃圾发电技术实现热电持续发展

郑简民
2017-03-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《开发垃圾发电技术实现热电持续发展docx》,可适用于高等教育领域

开发垃圾发电技术实现热电持续发展 前 言  当今世界环境污染日益加剧环境保护已成为国民经济可持续发展的重要组成部分。临沂 市是鲁西南重要的商贸枢纽近几年来随着商贸批发市场规模的发 展城市人口迅速增加。相应的城市生活垃圾的数量也在急剧增加据统计现在每天产生 城市生活垃圾约吨左右并以每年平均增长率递增。临沂市政府把垃圾处理列为年 度市政府“为民十大工程”之一决定投资万元在临沂市城西北公里处征地亩 用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地亩现在正在进行勘探、水文调查、基础 处理等前期。  城市生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥、焚烧等。填埋法方便易行处理量大 是现在城市垃圾处理的一种主要方法但是易造成二次污染特别是垃圾中的一些 有毒有害物质填埋腐烂后渗透到地下引起地下水的污染同时产生的一些有害气体  造成环境的二次污染并且需占用大量的土地。焚烧法是最有效 的方法使城市垃圾处理基本上达到了减容化、无害化和能源化的目的。垃圾焚烧后一般 体积可减少以上重量减轻以上高温焚烧后还能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物 质可有效地控制二次污染。垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热实现了能源的综合利 用。 垃圾发电供热技术的可行性分析  城市生活垃圾焚烧发电技术在国外已有四十多年的历史最先利用垃圾发电的是德国和法国 近几十年来美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速。目前日本拥有垃圾发电厂 一百多座发电总容量在MW以上单台设备最大处理垃圾能力为吨日。  我国垃圾焚烧发电供热技术起步较晚现在还处于研究开发阶段。现已建立的部分垃圾发电 站基本上是引进国外的设备和技术。我国第一座垃圾发电站是在深圳引进的是日本三菱 重 工生产的两台炉排式垃圾焚烧炉日处理垃圾吨配置kW的汽轮发电机组来发电供热 。年又上了一台杭州锅炉厂(引进日本三菱重工技术)制造的垃圾焚烧炉日处理垃圾 吨配置kW汽轮发电机组。在上海、天津等城市也相继与法国、澳大利亚等国家合作 建设垃圾发电厂。引进的这些垃圾锅炉基本上都是炉排炉价格昂贵而且在燃用低热值、 高水份的垃圾时为了保证锅炉的正常燃烧达到需要的工艺参数必须添加燃料油运行 成本较高经济效益差。发展适合我国国情的垃圾焚烧炉实现设备国产化达到低污染和 高效燃烧是众多科研单位和生产厂家正在研究开发的课题。    流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。他利用炉内燃料 的充分流动、混合达到高效燃烧。我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国 际领先水平。特别是浙江热能工程研究所多年来进行废弃物(如洗煤泥、煤矸石、城市 生活垃圾等)的研究开发和应用。成功开发出异重流化床城市生活垃圾焚烧技术可实现高 效清洁燃烧。采用流化燃烧技术焚烧垃圾的优点主要表现在以下几个方面:a 操作方便运行稳定。由于流化床床料为石英沙或炉渣蓄热量大因而避免了床的急 冷急热现象燃烧稳定。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。b 设备寿命长。炉内没有机械运动部件使用寿命长。c 可采用全面的防二次污染的措施。对焚烧时产生的有害物质进行处理在不增加太多投 资的前提下可将NOX、SO等气体排放控制在国家标准以下炉渣呈干态排出便于炉 渣的综合利用。d 流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高相同垃圾处理量的流化床焚烧炉和炉排 炉相比体积要小故而投资小适应于大型化发展。e 燃料适应性广可燃烧高水分、低热值、高灰分的垃圾床内混合均匀燃尽度高使 垃圾容积大大减少特别适应于垃圾热值随季节变化很大的特点。  因此流化床垃圾焚烧是一种综合性能优越的焚烧方式尤其适合我国垃圾热值低、成分比 较复杂的国情。随着我国人民生活水平的提高城市生活垃圾中无机物含量将大幅度下降 有机物、纸、塑料等高热值废弃物成份逐渐上升使之具备了能源化利用的可能。当城市生 活垃圾随着季节变化或影响过低时为保证供电或供热可将垃圾与辅助燃料(如原煤、废 油等)在同一炉内混烧。 目前城市生活垃圾流化床焚烧发电新技术已应用到商业化运营的热电项目上。年浙江 热能研究所与杭州锦江集团将联合开发的此项技术应用到余杭热电厂把余杭热电厂原 有的一台th链条锅炉改造为垃圾流化床焚烧炉燃用杭州市部分地区的城市生活垃圾。 锅炉经改造后单台炉日处理垃圾~吨同时补充部分辅助燃料原煤以保证热 电厂的正常供热和发电。  余杭热电厂的垃圾焚烧炉至今已运行十个月运行状况良好。其运行情况如下:垃圾焚烧炉 运行稳定各项技术参数和指标均达到了设计要求保证了发电机组的正常运行最长连续 运行 时间超过一个月平均每小时焚烧垃圾约吨最大量可达到吨小时对垃圾成分、热值 随季节性变化和适应性好。  通过以上的分析说明在我国发展垃圾发电在技术上已经有了很大的突破特别是近几年 来循环流化床燃烧技术发展迅速为垃圾焚烧技术的发展创造了有利的条件。目前我国各 地热电厂循环流化床锅炉的数量正在大幅度上升并向大型化发展运行操作和管理水平在 不断提高并趋于成熟对垃圾流化床焚烧炉的推广应用又创造了较好的环境。 方案的选择   垃圾焚烧发电项目建设方案的确定应从本地的实际情况出发结合城市发展水平而定。国 外的技术比较成熟但设备的价格昂贵投资太大一般中小城市难以承受。采用国内的技 术和设备投资小很适合我国的国情。一般来说在一个城市是新建一座垃圾焚烧发电厂 还是利用现有的热电厂进行改造应进行可靠的分析和研究。笔者认为利用现有的小热 电厂进行改造将比新建一座更有利分析如下: 王云翠等:开发垃圾发电技术 实现热电持续发展热电技术 年第期(总第期) a 新建一座垃圾发电厂在整体布局和结构上可能合理些但投资较大如新建一座日处 理垃圾~吨中型垃圾发电厂要建×th锅炉×MW汽轮发电机组需投资~ 亿元。投资大产出低项目经济效益低下。b 热电厂在现有的基础上进行改造可以利用原有的生活办公设施及生产厂区和配套设备 节省投资见效快。同时进行改造也可以有两个方案一是在热电厂厂地允许的情况下 建新的垃圾焚烧炉和发电机组那样机组分布较合理但在目前电力需求趋于饱和的情况 下 新机组发电并网比较困难原有的锅炉进行改造配套热电厂现有的机组比较容易操作 可以节省大量的投资实施容易能起到事半功倍的效果。临沂热电厂位于临沂市西南部的工业区内。现有×th链条锅炉×th循环流化床锅 炉和×C×B×C中温中压汽轮发电机组。供热主管线长余公里主要为余家工 业 生产用户和机关宾馆居民采暖供热。现有的两台th链条炉需要燃用优质烟煤虽 经 几次改造但是效果不大。锅炉效率低经测试锅炉热效率为面临着被淘汰的可能。 如果把链条炉改造成流化床垃圾焚烧炉可以解决临沂市的垃圾处理问题同时提高锅炉的 热效率适应时代的发展对我厂经济效益将有很大的改观。因此我们选择了利用原有锅 炉进行改造的方案。 锅炉改造方案   锅炉本体改造锅炉改造维持原炉膛中上部及尾部烟道不变将炉膛下部炉排及渣斗拆除使炉下部改为流 化床密相燃烧区密相区内布置倾斜埋管。埋管采用加装鳍片和喷涂方式防止磨损。炉体水 冷壁内侧敷有耐火层防止磨损。锅炉本体外部的汽水管道系统不变。增加了流化风室及布 风板、风帽阻力大大增加原有风机压头不能满足要求所以选用高压头送风机。引风机 也需改型。在炉膛出口设置分离器和返料器经分离器分离下的颗粒可实现炉内循环增加 其停留时间这样大大提高燃烧效率且尾部受热面的磨损程序大大减轻。 垃圾处理系统生活垃圾由汽车运至厂内垃圾储存仓在厂内渣场位置建一座半地下的全密封的垃圾库。与现在的输煤栈桥并行建一条密封的耐腐蚀的垃圾输送皮带。垃圾储存仓内设有破碎机 单梁吊车。并设有电磁去铁器、污水泵等。垃圾运至库内经垃圾炉前处理系统送入炉内。 预处理系统一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、砖块石块等杂物同时也可使 垃圾均匀入炉破碎后的垃圾用吊车抓到输送带上送到炉前经往复式给料机送入炉内。 采用吸风管将垃圾坑内散发的臭气吸至炉内进行燃烧脱臭不让垃圾臭气弥散。垃圾中的 污水收集在坑底废液池内然后经泵喷射至炉内流化床段上方焚烧使其充分裂解减少污 染。 焚烧系统因垃圾焚烧炉是链条炉改造的用石英砂或炉渣作床料。每小时燃烧垃圾~吨。垃圾进入 焚烧炉后与炽热的床料混合焚烧由于流化床良好的横向混合特性可确保床内焚烧能保 持稳定运行。焚烧炉内设计温度和烟气停留时间分别为℃和秒左右并保持强烈混合  使有害成分在炉膛内充分裂解和破坏。高温烟气从炉膛出口至过热器、省煤器、空气预热 器、烟气处理装置和电除尘器最后经烟囱排入大气。由于垃圾热值受来源、气候、季节等因素的影响很大为达到高效低污染焚烧的 目的用煤充当辅助燃料。点火采用床下自动点火系统经预燃室进入风室关入炉膛。整个除灰系统处于干式密封状态因此避免了厂区内粉尘污染和污水污染排出的灰渣可综 合利用。 热工控制系统焚烧炉采集了较全面的运行参数供垃圾焚烧炉运行调节、操作与检测主要参数有各主 要部分的温度显示与记录各主要部分的压力显示主要管路的流量炉膛含氧量。另外控 制系统除含有常规温度、压力、流量、远控、报警等功能外还配套垃圾预处理及焚烧炉内 重要部位的实时工业电视监视。考虑到垃圾的脏臭等特殊性绝大多数的调节手段均集中 于主控室内使运行人员强度降低提高了效率。 锅炉厂用电系统本期工程厂用电采用伏电压利用原有的厂用电系统。本期工程不再增加低压厂用变压 器。 环保措施垃圾流化床锅炉是城市解决环保问题的重要设施对保护环境、减少污染起到了很大的作用 。垃圾处理实现了减量化、资源化、无害化解决了困扰城市发展的一大难题保护了人民 身心健康美化了城市环境提高了人民的生活质量。垃圾流化床锅炉本身亦采取了一系列 措施来解决产生的污染问题。  建立全密封的垃圾库。将垃圾存放在垃圾库中并用吸风管将垃圾坑内散发的恶气 送入炉内做二次风运行燃烧脱臭垃圾底部设有一废液池收集污水当达到一定量后 把污水喷射到炉内流化床段上方焚烧使用充分分解减少污染。 垃圾在垃圾库中经简单破碎后经一条全密封的皮带送入炉内。炉内设计温度为 ℃ 左右烟气停留时间为秒左右炉内床料并保持充分混合使有害成分在炉膛内充分裂解 、破坏、焚烧。 采取较全面的防止二次污染的措施对焚烧时产生的有害的物质进行了处理可将N OX、SO及HCl等气体控制在国家标准之下。为进一步净化尾气在尾部安装了脱除有害 气体的烟气处理装置。炉渣呈干态排出无渣坑废水亦不需处理重金属污水的设备。当处理含硫或含氯高的垃圾时基于流化床燃烧方式的优点采用炉内加石灰石可脱除SO 和HCl。  由焚烧炉尾部排出的飞灰经过电除尘器飞灰浓度低于国家标准排出烟囱。整个 系统处于干式密闭状况因此避免了厂区内的粉尘污染和污水污染排出的灰渣可综合利用 。 垃圾焚烧发电项目的经济性分析 热电厂现有的三台th链条炉改造为流化床垃圾焚烧炉后日处理垃圾能达到吨配置 一台CMW的汽轮发电机组原热力系统、汽水系统、输煤系统不变新建垃圾处理系统。 项目经济性分析如下:整个改造工程需要投资万元左右销售收入按设备的容量计算销售电、汽年收入约万元年运行费用约万元年销售税金及附加费约万元年获利润约万元(包括所得税)项目投资回收期约年总投资利率约总投资利税率约该项目在财务上是可行的。垃圾焚烧发电供热项目是一项社会公益事业主要体现了社会效益。同时热电厂通过技术改 造设备更新换代取得了一定的经济效益找到了新的经济增长点实现了热电厂的可持 续发展。 结束语   结论 城市生活垃圾焚烧发电供热属一项新兴的产业它解决了城市垃圾造成的污染。与 填埋、堆肥相比节省了大量土地减少了二次污染同时充分利用了再生能源达到了对垃 圾处理的减容化、无害化、资源化的目的社会效益显著。  城市生活垃圾焚烧技术已日渐成熟已实现了垃圾焚烧炉设备全部国产化并有示 范工程而且已显示出它的可靠性、稳定性。我国的垃圾焚烧发电供热事业已初露端倪并 已纳入产业化轨道其发展势头迅猛。据有关部门资料介绍北京、天津、武汉、长沙、南 京、温州、汕头、珠海、中山等城市都有发展规划。至年全国将建有大中型垃圾发电 厂 ~座小型工厂~座至年各地将建有各类垃圾能源工厂~座。我省已 有荷泽、平度、枣庄等市垃圾发电厂已立项及设备订货。  热电厂的原有锅炉设备特别是th链条炉效率低要求煤种好需要进行更新改造 。改为垃圾焚烧锅炉后技术水平高是一条优化组合资产节能降耗提高经济效益的开 拓之路。 建议城市生活垃圾焚烧发电供热工程是一个社会公益和环保事业它体现出巨大的社会环保效益 并且又是一个投资高技术密集型的企业。就其性质来讲它属于综合利用高新技术产业 项目。它的发展需得到各级政府及有关行业的支持配合国家应加大力度研究落实扶持政 策促进该项目顺利运行。它应该享受有关的优惠政策。 按照国家有关规定该项目银行应优先安排基本建设贷款并给予一定比例的财政 贴息。 垃圾发电的电量应全部上网电力主管部门不安排该项目机组作调峰运行。 垃圾发电供热机组的并网运行电价、供热热价在还款期内应实行“生产成本本付息 合理利润”的定价原则。 该项目企业所得税、增值税要按照资源综合利用企业和高新技术企业的规定执行。  科研单位、制造厂家对垃圾焚烧技术的开发研究应尽快转化为设备的商业化运营 提高这一新技术的可操作性实现垃圾焚烧设备的国产化降低垃圾发电项目的工程造价 提高垃圾发电企业的经济效益。 本着谁污染谁处理的原则对垃圾产生单位和市民应收取一定的垃圾处理费补贴 给垃圾焚烧发电厂。 作者:王云翠 彭连成 

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