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垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策(好).pdf

垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策(好)

小强079
2013-07-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策(好)pdf》,可适用于工程科技领域

发电设备(No)垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策收稿日期:��作者简介:吕玉坤(�),男,副教授,主要从事泵与风机节能技术及大型回转机械经济运行方面的研究。彭�鑫(联系人)E�mail:pengxingcom环保技术与装备垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策吕玉坤,�彭�鑫(华北电力大学能源与动力工程学院,保定)摘�要:介绍了我国城市生活垃圾的主要处理方式通过对国内外情况的比较与分析,得出我国城市生活垃圾处理的最佳方式是CFB焚烧(垃圾与煤可混烧)发电介绍了CFB发电技术的特点、工艺流程、存在的问题及未来的发展前景。关键词:垃圾焚烧发电CFB锅炉垃圾与煤混烧中图分类号:X���文献标识码:A���文章编号:�X()��ProblemsExistinginMSWPowerGenerationandtheCountermeasuresLU���Yu�kun,�PENGXin(SchoolofEnergyandPowerEngineering,NorthChinaUniversityofElectricPower,Baoding,China)Abstract:Anintroductionisbeingpresentedtomaindisposalmethodsofdomesticmunicipalsolidwastes(MSW)Basedoncomparisonandanalysisofdomesticandoverseassituationsonwastedisposals,itisconcludedthattheoptimalwayfordisposalofdomesticMSWistoburnitinacirculatingfluidizedbed(CFB)incineratorforpowergeneration(mixedburningofMSWandcoalalsoavailable)FeaturesandworkingprocessesofMSWCFBpowergenerationtechnologiesaredescribed,whileexistingproblemsanalyzedanddevelopmentprospectsforecastKeywords:MSWincinerationpowergenerationcirculatingfluidizedbedboilermixedburningofMSWandcoal��随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,城市生活垃圾越来越多,造成了严重的环境问题和社会问题。据统计,我国城市生活垃圾储存量已达t,侵占土地面积m,并且以每年~速度增长。环境恶化造成了巨大的经济损失,仅废气和污水造成的直接经济损失就占我国GDP的~。在一些经济发达地区,人民生活水平迅速提高,而可用土地相对较少,使得对城市生活垃圾减量化、无害化处理的要求也越来越高,有些地区甚至已到了亟待解决、非治理不可的地步。�城市生活垃圾的主要处理方式��目前比较成熟的城市生活垃圾处理方法主��要有卫生填埋法、堆肥法和焚烧法。()卫生填埋法是将城市生活垃圾填入大坑或洼地中,以恢复地貌和维护生态平衡。垃圾填埋法的优点是简便易行,处理量大,投资节省其缺点是土地占用量大,填埋后易造成地下水源污染,有害气体四处飘散污染大气,有害金属在填埋场半径约km范围会形成富集圈带。欧共体国家立法规定,年后禁止不经过处理的垃圾直接进入填埋场填埋。()堆肥法是利用自然界的微生物来降解垃圾中有机质,使其变为稳定的腐植质,可作为肥料。此法能有效改良土壤,且处理成本低,但是堆置时间长,有强烈臭味,不太适宜大规模采用,而且城市生活垃圾一般未经分选,使许多有用之����垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策发电设备(No)物白白浪费,同时许多非肥田成分,如玻璃、金属、塑料等会给环境造成二次污染,所以此法目前仅限于较小规模。法国、瑞典、荷兰等国堆肥处理仅占垃圾总处理量的~,日本约占。()焚烧法是将城市生活垃圾进行焚烧处理,使其体积减少,质量减轻。目前发达国家一般主要采用此法处理垃圾。该法的主要优点是能有效减少垃圾的填埋量,经焚烧后只有垃圾最初体积的需要填埋,质量减少燃烧产生的热能用于供热发电,燃烧效率可达以上,热效率可达以上。�垃圾焚烧发电应用现状国外现状��垃圾焚烧技术在西方发达国家已有很长的发展历史,最先利用垃圾焚烧发电的是德国和法国。德国至年已建成垃圾资源化焚烧厂座,年焚烧垃圾t,超过垃圾总量的。丹麦和瑞典分别有和的垃圾用来发电。法国已建成近座垃圾焚烧厂,城市垃圾焚烧处理率达到。巴黎的垃圾经个焚烧工厂处理后向全市供热,年处理垃圾t。美国政府支持并推动垃圾焚烧发电厂建设,年有近座垃圾电厂投入运行。日本自年采用垃圾焚烧发电以来,焚烧法已成为垃圾的主要处理方法,拥有不同规模的垃圾焚烧厂余座,其中垃圾发电厂多座,日处理t,目前焚烧处理的垃圾比例占。国内垃圾发电现状��从年我国第一座垃圾发电厂在深圳诞生以来,发展迅速。天津双港垃圾焚烧发电厂工程投资亿元,从欧洲引进设备,日处理垃圾t,装机容量MW,发电上网,相当于节约标准煤t。上海浦东新区生活垃圾焚烧发电厂工程,共有条垃圾焚烧处理线,套MW发电机组,日处理垃圾t,总投资亿元。北京第一座垃圾焚烧发电厂为高安屯生活垃圾焚烧厂,日处理生活垃圾t,是目前亚洲单线规模最大的项目。该项目采用BOO模式,总投资超过亿元。该厂每年焚烧t垃圾,余热发电kW�h,相当于每年节约t标准煤。湖北省以武汉为示范点,规划在年内,在武汉周边兴建~座焚烧垃圾发电厂。目前武汉第三座垃圾发电厂已在建设中,该项目投资亿元,采用垃圾与煤混合焚烧发电。该项目计划日处理t垃圾,年发电量约kW�h。西南地区首个垃圾发电厂为重庆同心垃圾发电厂,年开始投产,套焚烧设备日处理垃圾t,发电kW�h。我国浙江省和广东省的垃圾发电厂发展较快。截至年底,两省垃圾发电厂装机容量MW,占全国左右。浙江省投入商业运营的垃圾发电厂家,总装机容量MW,其中垃圾焚烧发电厂座,总装机容量MW垃圾填埋气发电厂家,装机容量MW垃圾发电占垃圾处理量的。广东省建成的垃圾发电厂座,总装机容量约MW,其中垃圾焚烧发电厂座,总装机容量MW垃圾填埋气发电厂座,装机容量MW。截至年底,我国垃圾焚烧发电厂总数已达座,其中建成座、在建座。年,我国上海江桥垃圾发电厂技改扩能项目、成都九江垃圾发电项目、青岛小涧西垃圾发电项目、邯郸市垃圾填埋气发电等项目已陆续开工建设。有关专家预计,到年我国将新增垃圾发电装机容量约MW。�我国垃圾发电的模式��西方发达国家由于其生活水平高,垃圾质量好,不可燃物少,水分少,分拣好,所以欧美垃圾发电厂多用炉排型锅炉。中国大多数城市垃圾的热值不高,一般在~MJkg左右,不适宜直接焚烧,大量的无机不可燃成分也被加热,浪费了大量的热量,影响了垃圾焚烧的燃烧效率而且我国的垃圾分类工作做得不够好,甚至有些石块也被送进锅炉,因此垃圾在焚烧过程中不得不补充煤或燃油等高品质的燃料,即采取混烧方式。垃圾与煤混烧方式,我国高等院校和研究所已研究、试验了很多年,目前新建的锅炉主要是采用CFB燃烧技术的一种焚烧方式。CFB锅炉的工作原理��CFB垃圾焚烧锅炉采用一定粒度范围的石英砂或炉渣作为热载体,一次风通过底部布风板��发电设备(No)垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策从炉底进入炉膛,将砂砾吹起、翻腾、浮动,二次风则在炉膛的一定高度喷入,使之与燃料充分混合、燃烧。粒度较大的颗粒和未燃尽的焦炭被分离器捕集,并在靠近炉膛底部处再循环管送回。细颗粒则离开炉膛,并从分离器飞出,在烟气净化系统的除尘器中被收集。流化床内气、固两相流动混合强烈,燃烧反应温度均匀,具有极好的着火条件,垃圾入炉后即和炽热的石英砂迅速处于完全混合状态。垃圾受到充分加热、干燥,有利于垃圾完全燃烧。垃圾焚烧工艺流程��垃圾焚烧工艺流程见图。原始垃圾从垃圾转运站运来,进入垃圾存放池前,通过简单的分选设备,去除垃圾中的可回收金属和大块杂物。垃圾池完全密封,鼓风机入口置于垃圾池的上方,抽取垃圾池上方空间的空气为焚烧炉提供助燃风,垃圾池内为微负压,保证无臭气泄漏。垃圾堆放产生的渗沥水排入料池底部的积水池,用水泵抽出,每隔一定时间喷入炉膛烧掉。图�垃圾焚烧工艺流程CFB焚烧技术的主要特点��()燃烧效率高。由于CFB锅炉有更好的气固混合和高燃烧速率,而且绝大部分未燃尽的燃料颗粒被再循环至炉膛反复燃烧,所以其燃烧效率很高,通常在~范围内。垃圾中的有机物可燃烧,特别适应高水分低热值的垃圾焚烧。()污染气体排放量低。当燃烧温度大于!时,NOx才会大量生成。垃圾焚烧温度可非常均匀地控制在~!,其NOx的生成量较少。石灰石脱硫的最佳温度是!,因此燃料中S的脱除效率高,SO的排放量低。由于二恶英是在燃烧不稳定、炉膛燃烧温度不均匀、燃烧温度小于!及金属催化的条件下生成,因而循环流化床垃圾焚烧锅炉可有效抑制二恶英的生成。()焚烧产生的热能可用于发电,产生的灰渣无臭味,可直接填埋或用于生产地面砖。()循环流化床垃圾焚烧锅炉无炉排等转动部件,设备故障少,容易维修,投资费用低。�垃圾发电存在的问题锅炉管道腐蚀和积灰��我国城市垃圾大多数未经过分拣,因此垃圾焚烧产生的烟气成分(见表)复杂。表�焚烧垃圾的烟气成分元素分析成分数值C成分数值NH~S~O~Cl~��从表可看出,垃圾烟气成分中有相当部分的S和Cl,因此可推断烟气中有大量的HCl、SOx、NOx等,这对锅炉的对流受热面会产生极为严重的高温酸腐蚀,其中最重要的是氯腐蚀。此外酸性气体在尾部受热面也容易发生低温腐蚀。CFB垃圾焚烧炉运行经验表明,高温下飞灰常常在受热面形成烧结性的积灰,积灰的主要成分是CaSO。氯的含量也很高,主要形式是CaCl。另外还有较多的氯是以不溶于水的复合化合物或低熔点共熔体的形式存在的,从而加剧了管道的腐蚀。同时积灰也严重阻碍了传热,影响烟气流通,使设备的连续运行周期降低。锅炉管道磨损��城市生活垃圾中不可燃无机物的比例较高,混烧的煤一般都是劣质煤,燃烧过程中还要加入大量的石灰石粉等不可燃物,CFB锅炉内的高颗粒浓度和高风速,使受热面磨损的速度比常规锅炉大得多。实现自动化的难度大��CFB锅炉风烟系统和灰渣系统远比常规锅炉复杂,不同炉型的燃烧调整方式也有所不同,控制点多,而且燃料非常复杂不稳定,所以自动控制要比常规锅炉难得多。��垃圾焚烧发电技术主要问题及其对策发电设备(No)二次污染问题��垃圾焚烧发电,能达到垃圾的∀三化#处理,但垃圾焚烧后会产生多种有害气体、灰尘及剧毒物质二恶英、重金属等二次污染物。二恶英是目前已知毒性最强的有机化合物,是Olie等人在年最先在垃圾焚烧炉的飞灰中检测出来的。垃圾焚烧过程中二恶英有三种来源:从原生垃圾中来、在燃烧过程中产生和在燃烧尾部烟气中再合成。垃圾中的重金属主要有铜、铅、铬、汞、镉、砷(非金属,但也列入控制的重金属范围内)等。经过焚烧后,垃圾所含的重金属重新分布在烟气、飞灰和底渣中。重金属及其化合物的蒸气量与其在垃圾中的含量无关。在焚烧中尽可能控制重金属,使其留在底渣中。这一方面是为了减轻重金属排出炉外的处理难度,另一方面是要避免重金属(例如CuCl、CuCl等)对二恶英的低温再生成起催化作用。�防止和减轻措施防止或减轻腐蚀和积灰的措施��()通过金属表面处理或高温涂层技术减少表面缺陷或增强抗应力冲击能力。()采用合理的吹灰方式和科学的吹灰间隔时间,及时清除受热面的积灰,防止高强度烧结,同时避免积灰中过高的氯含量。这两种措施都是抑制腐蚀反应速度方面的措施。()在垃圾焚烧前添加熟石灰,中和部分酸性气体,使烟气中酸性气体含量有所下降。防磨损措施��()由于磨损量与烟气流速的次方成正比,烟速增加倍,磨损量将增加约倍,因此锅炉设计时应选择合理的烟气流速,以防止磨损。()在尾部烟道中受热面磨损较严重部位加装防磨装置,或采用厚壁管,延长被磨损时间,使受热面使用寿命增加。()采用扩展受热面,如膜式水冷壁、鳍片式省煤器,也可以减轻磨损。二次污染的控制措施��保持垃圾焚烧过程中温度在!以上,烟气停留时间大于s,保持烟气中含氧量在以上,可使所有的有机物燃尽抑制HCl、CuO、CuCl的产生,尽量不燃烧含氯塑料及其他含氯化工品,不使Cu氧化尽可能充分燃烧以减少烟气中的含碳量。在烟气净化段采用急冷却办法,避开二恶英再合成的温度~!还可使在焚烧炉内的温度条件下生成的二恶英大量被分解,最终使得二恶英在焚烧炉出口烟气中的含量最大限度地降低,再通过袋式除尘器,并在进入袋式除尘器的烟道上喷射活性炭吸附二恶英,最后使垃圾焚烧排放的二恶英达到欧洲标准ngm(TEQ),低于国家排放标准限值ngm(TEQ)。�结�语��我国人多地少,焚烧处理垃圾利用其余热发电或供热是城市垃圾处理无害化、减量化和资源化的最有前途的方法,也更适合国情,取得较好的社会效益。随着国家环保政策的实施和城市基础建设的加快,垃圾发电在我国将会得到迅速发展,必将成为我国极有发展前途的一种产业,我国垃圾发电产业正面临历史性的发展机遇。参考文献:汪玉林垃圾发电技术及工程实例M北京:化学工业出版社,黄飞城市生活垃圾综合处理大有可为A中国电机工程学会垃圾发电技术研讨会论文集C刘鋒,郭娟循环流化床锅炉脱硫技术分析J中州煤炭,,():�徐忠升垃圾焚烧发电余热炉过热器管损坏的原因J水泥,():沈祥智,严建华,白丛生,等垃圾焚烧中污染物生成与受热面腐蚀及其控制J热力发电,,():�樊泉桂,阎维平锅炉原理M北京:中国电力出版社,许明磊,严建华,马增益,等垃圾焚烧炉受热面的积灰腐蚀机理分析J中国电机工程学报,,():�王云翠,丁柯垃圾焚烧发电污染物控制处理技术J节能与环保,():�张衍国,李清海,康建斌垃圾清洁焚烧发电技术M北京:中国水利水电出版社,吴晓有毒二恶英的防止与垃圾焚烧A面向世纪的热电联产学术交流会论文集C��

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