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        垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)系統主要組成機械設備


        垃圾發(fā)電廠(chǎng)以垃圾焚燒為主發(fā)電為輔因此對于垃圾焚燒效率和燃燒后的煙氣、灰渣處理是主要控制指標。目前我國各大城市已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施垃圾分類(lèi)工作在未來(lái)的一段時(shí)間內廚余垃圾、有害垃圾、可回收垃圾量會(huì )減少可以燃燒的干垃圾會(huì )集中得到處理并燃燒。燃燒后的煙氣、灰渣等產(chǎn)物的量會(huì )減少含量變得穩定可控處理起來(lái)會(huì )更加簡(jiǎn)單高效。垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)大多采用機械爐排爐焚燒垃圾,利用余熱鍋爐提高熱量利用率,根據余熱鍋爐蒸汽參數選擇汽輪機型號,同時(shí)配套煙氣凈化系統、循環(huán)冷卻塔系統,廠(chǎng)內配有與機組配套的垃圾貯存庫(坑),垃圾滲濾液處理系統等。垃圾發(fā)電既減少了生活垃圾對社會(huì )發(fā)展、居民生活帶來(lái)的危害,又產(chǎn)生了電能,解決了部分地區能源緊張的問(wèn)題。


        1 焚燒爐排爐

        建設部、國家環(huán)境保護總局、科技部聯(lián)合發(fā)文“建城[2000]120號”《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》第6.2條中規定:“垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎的成熟技術(shù)審慎采用其他爐型的焚燒爐。禁止使用不能達到控制標準的焚燒爐!笨梢(jiàn)相對于流化床垃圾焚燒爐機械爐排爐更得到國家產(chǎn)業(yè)政策的支持。

        爐排爐進(jìn)料口較寬由于我國至今未全面實(shí)施垃圾分類(lèi)采用爐排爐無(wú)需對垃圾分選和破碎;采用層燃方式煙氣凈化系統進(jìn)口粉塵濃度低降低了煙氣凈化系統和飛灰處理費用東南沿海地區煤碳資源缺乏煤價(jià)較貴因此目前使用機械式爐排爐燃燒技術(shù)更為廣泛。

        機械爐排為燃燒過(guò)程中的核心設備。燃燒過(guò)程可分為3個(gè)階段:垃圾干燥脫水、烘烤著(zhù)火;高溫燃燒;燃盡排渣。已經(jīng)燃燒的垃圾可以通過(guò)爐排的往復運動(dòng)在翻轉和攪動(dòng)的過(guò)程中會(huì )引燃處于底部的垃圾連續的翻轉和攪動(dòng)的過(guò)程中可以松動(dòng)垃圾層、加強透氣性有利于垃圾的干燥、著(zhù)火、燃燒和燃盡。

        垃圾在爐排上的燃燒過(guò)程如下:垃圾由推料器推動(dòng)完成進(jìn)料后進(jìn)入干燥段在干燥段內由焚燒爐內側壁及爐拱等部位的輻射熱進(jìn)行輻射干燥由垃圾層下部的一次高溫空氣干燥由接觸垃圾層表面的高溫燃燒火焰和氣體來(lái)進(jìn)行對流干燥;干燥后的垃圾經(jīng)翻轉并進(jìn)入燃燒段燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的可燃氣體首先燃燒未燃盡的殘渣繼續燃燒。

        爐排焚燒爐具有以下特點(diǎn):可全部焚燒生活垃圾啟動(dòng)時(shí)可以油為輔助燃料;爐排材質(zhì)要求和加工精度高爐排之間接觸面光滑排與排之間間隙小進(jìn)料垃圾不需要預處理;依靠爐排的機械運動(dòng)實(shí)現垃圾的攪動(dòng)與混合促進(jìn)垃圾完全燃燒;焚燒爐內垃圾為穩定燃燒,autoplus5-2煙氣分析儀燃燒較為完全灰渣由爐底排出飛灰量少爐渣熱酌減率低;生產(chǎn)運行技術(shù)可靠設備年利用率高。

        2 余熱鍋爐

        在垃圾焚燒爐后利用余熱回收可明顯提高垃圾燃燒釋放的熱量的利用率。目前余熱鍋爐分立式、臥式、Π式臥式的占比較大。普遍采用400℃4.0MPa參數可以有效防止過(guò)熱器等受熱面管高溫腐蝕。一些鍋爐廠(chǎng)家利用新技術(shù)提高了余熱鍋爐的參數。目前在國內采用中溫中壓以上蒸汽參數的垃圾焚燒廠(chǎng)有廣州李坑、武漢新溝(6.4 MPa、450℃)湖北黃石、河北廊坊(6.4MPa、485℃)等其余大多為中溫中壓蒸汽參數。理論上中溫次高壓高溫過(guò)熱器的管壁溫度對應的金屬腐蝕速率約為中溫中壓高溫過(guò)熱器管壁溫度所對應腐蝕速率的2~3倍實(shí)際運行中煙氣成分、運行方式、余熱鍋爐的型號等也是影響腐蝕速率的因素。

        3 汽輪機

        垃圾發(fā)電廠(chǎng)中首先要確定余熱鍋爐蒸汽參數根據這個(gè)前提條件再對汽輪機進(jìn)行選型。汽輪機應該具有優(yōu)良的熱力性能高可靠性能靈活的運行特點(diǎn)。國內的汽輪機選型大部分還是采用中溫中壓機組容量規格常見(jiàn)6、12、15、18MW。因垃圾熱值會(huì )隨著(zhù)季節變化波動(dòng),振動(dòng)分析儀導致鍋爐主蒸汽流量和參數發(fā)生一定幅度的變化所以應選擇能對工況變化適應能力強的汽輪機機組。

        汽輪機參數的選擇應與余熱鍋爐相匹配汽輪機的參數也從中溫中壓逐漸向中溫次高壓發(fā)展例如湖北黃石及河北廊坊垃圾焚燒項目其發(fā)電機組參數已提高至6.4MPa、485℃。目前機組的布置形式普遍采用的都是常規排汽方式即下排汽。

        4 煙氣凈化系統

        由于國內還有沒(méi)有全部實(shí)施垃圾分類(lèi)因此大部分地區的生活垃圾中含有大量的廚余垃圾、橡膠塑料制品等這些垃圾燃燒后會(huì )產(chǎn)生顆粒物(粉塵)、酸性氣體(HCl、HF、SOx、NOx等)、重金屬(Hg、Pb、Cr等)和有機劇毒性污染物(二噁英、呋喃等)四大類(lèi)。為了防止垃圾焚燒處理過(guò)程中對環(huán)境產(chǎn)生二次污染必須采取嚴格的措施控制垃圾焚燒煙氣中污染物的排放?刂评贌裏煔馕廴疚锏呐欧胖饕袃蓚(gè)階段:焚燒階段控制焚燒工藝條件減少各種污染物的原始排放濃度;利用煙氣凈化系統對煙氣中各種污染物進(jìn)行減量化去除。

        國內垃圾電站常用的煙氣凈化系統的工藝為“爐內脫硝系統+半干法煙氣脫酸塔+干粉噴射+活性炭噴射吸附系統+布袋除塵器”。

        4.1 爐內脫硝系統

        針對NOx的去除主要方法為利用非催化還原法(SNCR)和選擇性催化還原法(SCR)將NOx還原。

        SNCR法是以氨水或者尿素為催化劑一般在850~1150℃,便攜式測振儀噴入爐內燃燒區后部。NOx在高溫下被還原成N2和H2O。這個(gè)方法煙氣和還原劑在最佳反應溫度區間內停留時(shí)間較短并且難以良好混合所以該技術(shù)的脫硝效率一般比較低。

        SCR法是利用金屬為催化劑最佳反應溫度區間為250~420℃煙氣在進(jìn)入催化脫氮器前需加熱此法的脫氮效率能到80%~90%。

        SCR法的投資和運行成品比SNCR法高很多并且為了避免未凈煙氣中的重金屬使SCR催化劑中毒SCR法只能用在除塵裝置后面因此目前國內的垃圾發(fā)電廠(chǎng)運用SNCR 法較SCR法更普遍一些。

        4.2 脫酸塔

        酸性氣體主要有鹽酸、二氧化硫、氫氟酸等。去除酸性氣體的過(guò)程主要在脫酸塔中進(jìn)行。石灰乳和水的霧化液滴與煙氣在脫酸塔中充分混合發(fā)生中和反應的同時(shí)還降低了煙氣的溫度使得部分飛灰和反應產(chǎn)物落入吸附塔底部通過(guò)除灰系統排出。

        4.3 活性炭吸附裝置及布袋吸塵器

        煙氣凈化系統采用活性炭的吸附來(lái)去除煙氣中的二噁英和重金屬;钚蕴课窖b置應位于減溫塔和除塵器之間專(zhuān)門(mén)用于對經(jīng)過(guò)降溫處理的煙塵氣體進(jìn)行進(jìn)一步的凈化處理。布袋吸塵器可以去除煙氣中的顆粒物和重金屬。煙氣中的煙塵主要由顆粒物組成如果不能有效去除煙氣中的顆粒物那么煙塵產(chǎn)生的污染是非常嚴重的。布袋除塵器不僅能有效吸附一定大小的顆粒物一些由揮發(fā)性重金屬物質(zhì)、酸化物和氧化物凝結成的氣溶膠也會(huì )被布袋吸塵器吸附其中。

        5 煙塔合一

        煙塔合一技術(shù)起源于歐洲主要是為了替代煙氣換熱器(GGH)來(lái)解決煙氣濕法脫硫后低溫、高濕煙氣在大氣中擴散困難的問(wèn)題。該技術(shù)首先在德國獲得了應用并得到了推廣。

        電廠(chǎng)內的循環(huán)冷卻塔的塔筒同時(shí)作為煙囪排煙。煙塔合一方案的煙氣抬升高度比分離排煙方式更高煙氣混合了大量水蒸氣和空氣濃度進(jìn)一步降低有利于污染物的稀釋和擴散。

        目前我國垃圾發(fā)電廠(chǎng)內煙塔合一的方案比較常見(jiàn)運行比較穩定。

        6 垃圾貯存設施

        垃圾貯存設施的作用是貯存的同時(shí)使得垃圾在一定時(shí)間內發(fā)酵提高熱值并能瀝干水分排出滲濾液。

        南方的垃圾電廠(chǎng)貯存坑在有適當保溫措施的情況下全年都能保證貯存的垃圾不結冰但是在北方一些地區特別是嚴寒地區冬季垃圾在產(chǎn)生和運輸過(guò)程中就會(huì )結冰因此要求在電廠(chǎng)設計過(guò)程中應根據實(shí)際情況從工藝設計建筑及供熱設計等方面進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現冬季正常焚燒運行減少輔助燃料消耗。

        7 垃圾滲濾液處理系統

        垃圾滲濾液是指在垃圾處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢液、發(fā)酵液等屬于二次污染物。垃圾滲瀝液具有水質(zhì)復雜、危害性大、有機物含量高、金屬含量高、氨氮含量高鹽含量高、微生物營(yíng)養元素比例失調、水質(zhì)水量變化大、色度深且有惡臭等特點(diǎn)因此垃圾滲濾液需要單獨處理有針對性地將污染物去除。

        目前處理垃圾滲濾液的方式大致分為中溫厭氧+機械蒸發(fā)和中溫厭氧+膜生物反應器+膜深度處理兩種方式。

        7.1 中溫厭氧+多級閃蒸(MSF)

        厭氧生物處理技術(shù)即為在厭氧狀態(tài)下污水中的有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化使得污水中的有機物含量大幅減少同時(shí)產(chǎn)生沼氣的一種高效的污水處理方式。

        多級閃蒸過(guò)程原理是將原水加熱達到適當溫度后接入閃蒸室此時(shí)熱鹽水的飽和蒸汽壓高于閃蒸室的控制壓力所以進(jìn)入閃蒸室的熱鹽水部分發(fā)生快速的氣化反應熱鹽水的溫度就會(huì )降低所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水;诖嗽硎篃猁}水依次通過(guò)多個(gè)存在壓力差的閃蒸室逐級蒸發(fā)降溫此時(shí)鹽水的濃度也逐級增加直到其溫度大于等于原水溫度。

        除多級閃蒸以外應用于滲濾液處理領(lǐng)域的蒸發(fā)方式還包含了機械壓縮蒸發(fā)(MVC)、機械循環(huán)再壓縮蒸發(fā)(MVR)等機械蒸發(fā)工藝。

        7.2 中溫厭氧+膜生物反應器+膜深度處理

        中溫厭氧和7.1工藝相同不再贅述。膜生物反應(MBR)系統通常由生化系統(一般為硝化/反硝化)和超濾膜系統組成厭氧的出水剩余的有機污染物質(zhì)化學(xué)需氧量(COD)和無(wú)機態(tài)的氨氮在生化單元通過(guò)不同菌群的生長(cháng)作用被代謝為二氧化碳和氮氣在膜的作用下活性污泥被最大化地保留在生化反應器內替代了常規生化二沉池同時(shí)與傳統活性污泥法相比生物反應器內污泥濃度可從常規的3~5g/L 提高到15~30g/L因此MBR對有機物的去除率要高得多。

        膜深度處理單元由納濾(NF)和反滲透(RO)單元組成納濾的作用是進(jìn)一步的對有機物及二價(jià)態(tài)鹽類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行截留反滲透的作用是將納濾的產(chǎn)水的單價(jià)態(tài)鹽類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行截留保證產(chǎn)水的總溶解性物質(zhì)濃度(TDS)達到回用要求。在此單元內會(huì )產(chǎn)生部分的濃水濃水可通過(guò)如下的處理工藝進(jìn)行減量和回用。

        另外垃圾滲濾液處理過(guò)程的厭氧反應過(guò)程產(chǎn)生沼氣正常工況下沼氣經(jīng)過(guò)儲存裝置輸送至鍋爐內的沼氣燃燒器參與鍋爐內燃料的燃燒過(guò)程提高熱值。事故情況下沼氣經(jīng)過(guò)火炬燃燒。

        垃圾是人們在生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的各種廢棄物數量龐大組成成分復雜且具有污染性、資源性和社會(huì )性。目前我國處理垃圾的方式有衛生填埋處理高溫堆肥處理和焚燒處理。焚燒處理是利用熱能回收與利用裝置將垃圾重新利用起來(lái)既能快速高效地處理還能創(chuàng )造一部分可利用能源。垃圾發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)垃圾的焚燒一方面減少了生活垃圾對社會(huì )發(fā)展、居民生活帶來(lái)的危害另一方面產(chǎn)生了電能解決了部分地區能源緊張的問(wèn)題。我國垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)大多采用機械爐排爐+凝汽式(或抽凝式)汽輪發(fā)電機組同時(shí)配套煙氣凈化系統、循環(huán)冷卻塔系統廠(chǎng)內配有與機組配套的垃圾貯存庫(坑)垃圾滲濾液處理系統等。


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