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垃圾焚烧与热电联的发展前景

机械部第二设计研究院  孔水源 岑尔芬

    一、概述 

    垃圾是伴随着人类的生活而产生的。随着社会经济建设的发展,居民生活水平的 提高,食品和能源结构的变化,垃圾的产量和质量也将发生相应的变化。根据近几年我国各 城市的统计资料,目前我国城市垃圾人均年产量达到440kg,年垃圾清运量达1×108t以上 ,每年的增长速率达8%10%,预计到2000年,我国城市生活垃圾的年产生量将达1.5×108t 

    随着城市生活垃圾的日益增加,如何合理解决垃圾问题,使垃圾处理达到无害化、减量化、 安定化、资源化,垃圾的综合利用已引起社会各界的高度重视,各大中城市纷纷对垃圾的综 合利用进行技术、经济论证。由于垃圾焚烧发电处理的无害化、安定化、资源化效果最好, 减量化最彻底,有些城市(尤其是沿海开放城市)已开始进行垃圾焚烧发电处理的前期筹建工作。 

    二、目前我国城市生活垃圾现状 

    根据各城市生活垃圾的分析统计资料,目前我国部分城市生活垃圾的现状如下:  

    垃圾平均含水率    50%55% 

    垃圾平均容量    0.240.4t/m

    收到基垃圾平均低位发热值: 

    317404187KJ/kg(7501000kcal/kg) 

    与发达国家的生活垃圾相比较,我国城市生活垃圾的特点是:高水份、低热值。 

    三、目前我国部分城市垃圾焚烧发电系统简介 

    1.焚烧发电系统方案一 

    主燃料:生活垃圾 

    辅助燃料(助燃、点火):柴油或液化石油气 

    主机设备:国产化垃圾焚烧炉配国产汽轮发电机组;国外进口垃圾焚烧炉配国产汽轮发电机组 

    系统简介:生活垃圾由垃圾运输车送至焚烧厂主厂房卸车后,经空气帘密封门、密封式垃圾 倾斜门后,卸门焚烧炉前的贮存坑,垃圾贮存坑的设计容量一般为35天,贮存坑内配有2- 3台带垃圾抓斗的桥式起重机,其操作室设于一密闭式玻璃室内,进行全程遥控操作。垃圾 坑为全密封运行。垃圾由抓斗送至炉前受料斗,经受料斗内给料机送入炉内,经干燥、燃烧 、燃烬后落入出渣机,排出炉外。 

    垃圾炉燃烧所需空气来自垃圾贮存坑上部,由鼓风机加压后,送入炉内,作燃烧所需一次风及二次风。同时保持垃圾坑内微负压运行,以免垃圾坑内的臭气外逸,影响环境。 

    垃圾炉燃烧所产生的高温烟气经炉膛(四周布置有膜式水冷壁)、省煤器、空气预热器进行热交换,释放显热后,经烟气处理装置(多为半干法、干法)、袋式除尘器或静电除尘器、引风 机、烟囱,最后排入大气。 

    同时产生的部分不可燃的残余物,被排入出渣机。由出渣机摊出的渣,被送到主传送带上, 经磁选机分离出金属后,再送入渣坑内,经带抓斗桥式起重机送上汽车,运往综合利用厂作建筑材料(如路肩、筑路)或填埋场填埋处理。 

    垃圾焚烧炉产生的过热蒸汽被送至汽轮发电机组发电。 

    拟采用这一模式的垃圾焚烧厂详见表1-1 

1-1    部分纯烧垃圾拟建项目概况

焚烧厂

处理厂规模

焚烧炉技术

 配发电机组

 计划投资(人民币)

上海浦东

1000t/d

 法国进口炉排炉

 17MW

 6.7亿

上海浦西

 1000t/d

 进口炉排炉

17MW

6.5亿

广州市

1000t/d

进口炉排炉

 15MW

 6.2亿

北京朝阳区

1000t/d

进口炉排炉

 15MW

 7.5亿

广东惠州

 500t/d

引进加拿大瑞威CAO技术

 12MW

1.8亿

宁波市(方案)

 1000t/d

杭州锅炉厂引进德国诺尔公司技术

12MW

3.6亿

杭州市

 450t/d

 杭州锅炉厂引进日本三菱马丁炉技术

6MW

1.8

沈阳市

 950t/d

 引进加拿大瑞威CAO技术

 15MW

 2.9亿

     采用这一焚烧系统的垃圾处理厂,存在的共同问题是:一次性投资大,光靠售电收入( 按本地同一上网电价优先上网)很难回收投资;垃圾处理厂需靠政府补贴垃圾处理费(是垃圾填埋处理补贴费的二倍以上)或大幅度提高上网电价,才能维持生存,从而加重地方财政负 担。本焚烧系统在取得较好的社会效益的同时,其经济效益普遍较差,从而影响项目的实施 进度。 

    2. 焚烧发电系统方案二 

    主燃料:生活垃圾与煤掺烧 

    辅助燃料(点火):柴油 

    主机设备:浙江大学研制开发的异比重循环流化床焚烧锅炉配汽轮发电机组 

    系统简介:生活垃圾由汽车送至垃圾处理厂,倒入垃圾坑内,用抓斗抓至磁选机,分离出金 属后,再进入破碎系统,将垃圾破碎至50mm左右,进入垃圾成品坑内,用带式输送机按给料 量直接送至炉前受料斗,送入炉内。 

    燃煤经二级破碎系统处理后,由输煤皮带送至炉前煤斗,由螺旋给煤机将燃煤送入炉内。 

    垃圾与煤进入焚烧炉后,与灼热的床料混合焚烧,产生850℃~950℃左右的烟气,烟气进入 过热器、省煤器、空气预热器后将排烟温度降至200℃左右,再进入除尘及烟气净化系统, 经引风机、烟囱后排入大气。 

    同时产生的部分不可燃物—渣,由炉底排渣管排入冷渣机,经冷却、分离出床料后送至填埋 场进行填埋处理或用作筑路材料。 

    燃烧所需的空气来自垃圾坑及垃圾成品坑的上方,抽吸并经鼓风机加压后,作燃烧所需一次 风及二次风。同时保持垃圾坑及垃圾成品坑内微负压运行,以免坑内的臭气外逸,影响环境。

    流化床锅炉产生的过热蒸汽被送至汽轮发电机组发电。 

    垃圾与煤的掺和重量比为:311台蒸发量为35t/h的此型CFB炉,日垃圾处理量可达150 200t左右;若全厂处理垃圾450600t/d,其配套发电机组发电量可达18MW;经初步估算, 该焚烧厂总投资约1.5亿元,若对地方小热电进行改造,可利用热电厂已有的汽轮发电机组 及公用设施等,可大大降低投资额。

    对此型焚烧系统政府只要在上网电价上采取一定的优惠政策(按本地同一上网电价优先上网) ,同时给予与垃圾填埋处理补贴费一致的垃圾处理补贴费,本系统在取得良好的社会效益的 同时,企业自身又有一定的经济效益。 

    由浙江大学和锦江集团公司合作,利用浙大研制的异比重(垃圾掺煤)流化床焚烧技术,在余 杭锦江热电厂对1号炉(35t/h链条炉排锅炉)进行的技术改造已基本完成,于199810月投入 试运行,计划于近期内报请国家有关部门进行预验收。如改造一旦成功,必将为我国大量的 中小热电厂带来新的活力;也将为我国垃圾焚烧设备的制造闯出一条适合中国国情的国产化 道路。此系统存在的缺点是:垃圾需进行预处理;CFB焚烧炉各项性能指标尚未取得国家 级鉴定;CFB焚烧炉由于掺加了部分煤,使得焚烧炉尾气处理负担加重;同时此系统能否很 好地解决CFB焚烧炉的高温腐蚀问题,还有待时间的检验。 

    3. 焚烧发电系统方案三 

    主燃料:生活垃圾、煤,垃圾与煤的重量比:3

    辅助燃料(点火):柴油 

    主机设备:通过国家级鉴定的杭州锅炉厂马丁式垃圾焚烧炉和国产CFB燃煤锅炉配汽轮发电机 

    系统简介:垃圾炉焚烧系统与纯烧垃圾的系统一致 

    CFB炉燃烧系统与普通燃煤CFB炉一致。 

    其不同之处在于蒸汽系统的不同。由于垃圾燃料的特殊性。为了避免垃圾炉本体过热器高温腐蚀,垃圾炉过热蒸汽参数宜〈400℃。而目前国内现有的热电厂,蒸汽参数均为中温中压 及以上参数。为了能与现有热电厂的汽水系统相一致,充分发挥已有热电厂的优势,利用热 电厂进行扩建和改建,以消纳城市的生活垃圾,为此特设垃圾焚烧炉与燃煤循环流化床锅炉 联合运行。利用CFB锅炉负荷调节性能高、燃烧效率高的特点,将垃圾焚烧锅炉产生的饱和 蒸汽引入CFB炉进行过热,然后用于发电。CFB锅炉设置一饱和蒸汽混合集箱,将来自垃圾炉 的蒸汽与流化床锅炉锅筒产生的饱和蒸汽混合后,再进入CFB炉过热器进行过热;二级过热 器之间设置一喷水减温器,以控制过热器出口蒸汽的温度。 

    本系统与系统一相比,其优点是:在同一垃圾处理规模下,由于利用了原热电厂的汽水系统 ,只需增加焚烧系统的投资,可减少总投资的20%30%;同时由于CFB炉燃煤产生~50%的蒸 汽,使发电量相应的增加了一倍,其本身的经济效益明显的好于方案一;只要政府给予此部 分电量优先上网,并给予与垃圾填埋处理补贴费一致的垃圾处理补贴费的优惠政策,此型热电厂将会有一定的经济效益,可有效减轻地方财政负担。 

    本系统与系统二相比,其优点是:垃圾焚烧炉、CFB炉的燃烧系统互相独立,不会加重焚烧炉尾气处理系统的负担,同时此二类燃烧系统在国内都有成熟的运行经验。 

    .结论 

     我国目前垃圾焚烧处理技术正属起步阶段,针对国内垃圾的特性以及地方财政的短缺,应选择适合我国国情的垃圾焚烧系统,在高起点的基础上,尽量加大国产化的力度,以加快国内工业的发展。 

    根据上述三种垃圾焚烧发电系统的论述,对现有的小热电厂进行改造,用垃圾焚烧方法来盘活小热电的资产,不但能解决城市生活垃圾的出路问题,而且还可以通过对小热电的资产进行优化组合,来减轻政府的负担,还可解决小热电的生存问题。该类系统是符合我国国情的 ,也为国内垃圾焚烧技术的发展指明了方向。

 


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