城市生活垃圾焚燒發電工程可行性研究報告(2)-資料下載頁

　　

【正文】 排結構要求較為嚴格，因此其成本高，價格較昂貴。流化床， 板上裝有載熱的惰性顆粒， 通過床下布風， 使惰性顆粒呈沸騰狀， 形成流化床段， 在流化床段上方設有足夠高的燃燼段(即懸浮段)。一般物料投入流化床后， 顆粒與氣體之間傳熱和傳質速率高，物料在床層內幾乎達到完全混合狀態， 投向床層的廢棄物能迅速分散均勻。由于載熱體貯蓄大量的熱量， 可以避免投料時爐溫急劇變化，使床層的溫度保持均一， 避免了局部過熱， 也使床層溫度易于控制。同時它具有燃燒效率高， 負荷調節范圍寬， 污染物排放低， 爐內燃燒熱強度高， 適合燃用低熱值燃料等優點。具體表現在如下幾個方面：1. 操作方便、運行穩定。垃圾經破碎混合后， 質地相對均勻， 流化床床料為石英砂蓄熱量大， 因而避免了床的急冷急熱現象， 使燃燒穩定。垃圾的干燥、著火、燃燒與后燃燒幾乎同時進行， 無需復雜的調整， 燃燒控制容易， 并易于實現自動化， 能在極短時間內完成起動或停止， 因此可實現連續燃燒。2. 耐久性好， 使用壽命長。爐內沒有機械運動部件， 故使用壽命長。由于燃燒均勻，不會產生局部過熱現象， 加之焚燒爐為箱式結構， 與耐火材料的熱膨脹相適應， 因此在一定程度避免了耐火材料的損壞。3. 可采取全面的防二次污染的措施， 對焚燒時產生的有害物質進行了處理， 在不加任何附加設備，僅以循環流化床所特有的燃燒方式就可把NOx含量降到200ppm以下。4．通過添加少量輔助燃料，流化床垃圾焚燒技術能夠用于低熱值垃圾的直接焚燒，垃圾進廠后，不需堆存，大大減少了垃圾滲濾液的產生量，垃圾槽內的廢水可向焚燒爐內噴散霧化進行焚燒處理。5．研究表明，在垃圾焚燒爐中，摻燒一定量的煤（按我國資源綜合利用電廠標準，煤在混合燃料中的重量比不超過20％）可以大大降低燃燒過程二噁英（dioxins）的生成量，對于焚燒爐尾氣達標排放具有重要意義；6．流化床焚燒爐的爐渣呈干態排出，有利于爐渣的綜合利用；7. 流化床焚燒爐由于爐內燃燒強度和傳熱強度高， 相同垃圾處理量的流化床爐體積比爐排爐要小， 故而投資省， 適用于大型化發展。8. 燃料適應性廣， 可燃燒高水份， 低熱值， 高灰份的垃圾， 床內混合均勻， 燃燼度高， 使垃圾容積大大減少， 特別適合于垃圾熱值隨季節性變化很大的特點。9. 焚燒爐構造簡單， 爐內沒有運動部分。綜合上述三種垃圾焚燒爐型的介紹， 歸納出各種焚燒方式的優缺點， 如附表所示。 從中可見流化床垃圾焚燒爐綜合性能較為優越，可以說是我國目前最有發展前景的垃圾焚燒爐。尤其是我國的垃圾熱值相對偏低， 要實現其高效穩定燃燒， 流化床焚燒技術無疑是最佳選擇。但流化床垃圾焚燒爐一般均需加煤助燃和保證爐膛出口溫度，往往造成煤電廠關停煤爐改頭換面的懷疑，因而在政策上增加了很多限制。但本項目為新建電廠，以垃圾焚燒為其主要社會功能，投資者從其經濟利益考慮，流化床垃圾焚燒爐無疑是最佳選擇。隨著煤價上漲，運行成本愈來愈高，投資者不得不自已采取措施來減少摻煤量，降低運行成本，不必由政府來限制摻煤量；同時，由于各地政府隨著環境保護意識的不斷加強，也要求能更加科學地處理。減少摻煤量，增加垃圾處理量后，使投資者爭取得到一定利潤，如此運作，將使我國投資處置垃圾的企業越來越多，將會有更多企業來為政府承擔社會責任。主要特點具體體現在以下一些方面：1．焚燒技術完全針對中國低熱值高水分多組分的城市生活垃圾所開發。浙江大學針對城市生活垃圾中紙類、塑料、玻璃、金屬、織物、廚余、果皮、竹木、渣石等組成在物理特性、焚燒特性、污染物生成遷移控制特性等方面進行了系統深入的研究，取得了一系列的成果，如典型的垃圾組分中大部分符合兩段燃燒模型，低溫度段的動力學參數大于高溫段；同一種垃圾組分的不同溫度段控制反應速率的方程式不相同等等。2．異重循環流化床的穩定燃燒.對于焚燒垃圾， 由于垃圾的比重相對較輕且尺寸極不均勻，垃圾投入常規流化床中進行焚燒， 有可能影響流化床燃燒的穩定性， 投入的垃圾會在流化床中發生偏析， 而導致流化床流化狀態的惡化和燃燒的不完全。與床料石英砂相比，原生城市生活垃圾可視為大顆粒低密度物料。與細顆粒床料相比，在常規條件下大顆粒物料傾向于沉積在流化床底部，從而破壞正常穩定運行。浙江大學熱能工程研究所開發出的異重循環流化床是由重度差異較大的不同顆粒(如石英砂與垃圾)組成的流化床系統， 研究表明， 異重循環流化床可以防止垃圾大塊在床內的沉積和輕粒度垃圾成分的偏浮，從而保證穩定燃燒。在實際應用中， 根據異重循環流化床系統的相對粒度和相對密度， 按一定計算公式可得出流化床內的物料混合情況；在床料特性（粒度和密度等）給定的條件下， 依據研究結果選擇垃圾的給料尺寸， 從而指導設計和運行。3. 用特殊的風分配及組織方式以保證高效內循環燃燒和順暢排渣。通過布風裝置及燃燒設備的專門設計， 可保證經簡易破碎的原生垃圾在爐內充分焚燒。同時通過特殊設計的布風裝置和床料冷卻分選裝置， 可在排除大尺寸渣塊的同時使較細床料重新送回床層內，以保證流化床層粒度維持穩定，從而保證流化床焚燒爐的穩定長期運行。4．采取了較全面的防止二次污染的措施。對焚燒時產生的有害物質進行了處理， 在不增加太多的投資的前提下，可將 NOx 、SO2 及HCl等氣體排放控制在國家標準以下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了浙江大學開發的集除塵和脫除有害氣體（如HCl、HF、H2S、SONOx等）于一體的裝置。爐渣呈干態排出， 無渣坑廢水， 亦不需處理重金屬污水的設備；垃圾槽內的廢水在焚燒爐內噴散霧化焚燒處理。5．主體設備沒有機械運動部件， 耐久性好， 使用壽命長。6．負荷調節范圍寬， 燃料適應性好，特別適合城市生活垃圾組成隨季節性變化大的特點。7．當城市垃圾的熱值隨季節及天氣變化或影響而過低時或用戶要求需較大的產汽量以供發電或供熱應用時，可將城市垃圾與輔助燃料（如煤、廢油等）在同一焚燒爐內混燒。經過近十年的運行實踐和不斷摸索改進，由杭州錦江集團有限公司和浙江大學合作技術開發的異重循環流化床垃圾焚燒爐的運行證明：該爐型是安全、可靠的。雖然，目前尚有一些可改進和完善之處，本工程將根據這些問題進行改進和優化，以不斷進取的精神，更上一層樓。123西北勘測設幾種常用焚燒方法的比較項目流化床回轉窯爐排爐結構簡單，無轉動件 復雜，有轉動件，密封要求高復雜，有移動件，工藝要求高燃燒性能可穩定燃燒 燃燒隨垃圾的變化而變化溫度分布不均勻，簡單爐排焚燒不完全預處理進行粗破碎對易滾動，粘性物處理同左二次污染處理可以爐內外同時實現效果佳，費用省爐外實現，投資高同左焚燒對象廣對高水分高熱值處理困難同左灰渣無臭，幾乎不含可燃物，干燥有臭味，含可燃物有臭味，含可燃物，為水封灰渣負荷適應性好弱一般間歇操作性好（床蓄熱量大）弱弱操作要求好高好起動性快慢慢安裝面積小（約為爐排爐的1/2）大大輔助燃料低高高維修費用低高高 鍋爐型式及結構 根據日處理垃圾1000噸的要求， 本次設計選擇三臺焚燒爐，每臺焚燒爐每天處理垃圾400噸，考慮到垃圾日產生量和垃圾給料系統等環節的不均勻性，（）。其理由如下：1. 垃圾的日產生量具有一定的波動性，在春節等節假日等情況下波動范圍較大，垃圾的熱值同樣有一定的波動性，比如在夏天，西瓜等水果大量上市，會帶來熱值的降低，而冬天垃圾的水分相應較低，因此，如果按400噸/天的處理能力設計，在垃圾熱值提高或垃圾產生量大的情況下，由于配套機組容量的限制，就不能完成垃圾處理的要求；2. 垃圾爐需要有一定的檢修時間，流化床垃圾爐具有啟停方便的優點，但同時需要定期停爐檢修，處理焚燒爐本體、風機等輔助設備的故障，與一般垃圾焚燒爐一樣，其設計年運行小時數定為6500～7500小時，本工程按單爐年運行小時數選取7000小時，而垃圾的產生每天是不中斷的，如果按400噸/天單臺爐最大容量設計，勢必有一些垃圾無法處理，同時，在實際操作過程中，垃圾給料等環節也不能保證連續均勻給料，因此，適當的放大小時處理能力，可以保證單爐每天處理400噸垃圾；3. 流化床垃圾爐具有一定的負荷波動能力，采用設計處理能力為400噸/天的垃圾焚燒爐，可以實現處理300～500噸的變工況運行；入爐混合燃料為垃圾與煤，其中煤占20%，按混合燃料的設計熱值所產生的熱量，以及78%的鍋爐熱效率。其主要參數如下：異重循環流化床垃圾焚燒鍋爐（3400t/d）日處理垃圾： 400t/d最大日處理垃圾： 550t/d（可連續運行） 小時處理垃圾量： 最大小時處理垃圾量： 鍋爐額定蒸發量： 鍋爐最大蒸發量： 鍋爐額定蒸汽壓力： 鍋爐額定蒸汽溫度： 450℃　 鍋爐給水溫度： 150℃采用單汽包自然循環鋼結構全懸掛爐架，Π型布置，固態排渣。具體結構特點是：爐內采用全膜式壁結構，提高了焚燒爐的密封性，既防止冷風漏入，又使焚燒爐的整體懸吊結構所產生的熱膨脹容易處理；焚燒爐下部密相床區不布置埋管受熱面，減輕了磨損問題。下部的膜式壁外面 采用耐磨澆筑料防護，在過熱器、對流蒸發管束、省煤器、空預器的入口和轉彎煙道等容易磨損的區域采取防磨措施，減少受熱面因磨損爆裂而停爐的事故，提高焚燒爐運行的可靠性；爐膛上部區域也采用了澆筑料保溫，提高焚燒爐的運行溫度。旋風分離器內不設受熱面，爐膛內的整體溫度保持在850℃以上，爐膛出口的氧量維持在68%，保證了煙氣中的可燃氣體成分完全燃燒，同時也減少二惡英等有害氣體在爐內的生成；垃圾焚燒爐采用低倍率循環的設計方案，使垃圾中密度較小的組分如塑料、紙張、細顆粒帶到爐膛上部燃燒，增加了爐膛空間的利用率，減少了爐膛處理面積。在爐膛出口布置了高效旋風分離器，將帶出的顆粒收下來送回床層，顆粒在爐內實現多次循環，保證高效燃燒；在過熱器和蒸發管束區域的高溫煙氣區，采用膜式壁形式的包覆式過熱器，既利用了煙道空間，又減輕了尾部煙道的漏風，保證排煙溫度，提高鍋爐效率；針對省煤器和空預器等尾部受熱面區域易積灰，引起排煙溫度升高、效率降低、阻力增大的問題，在適當提高煙氣流速的同時設計增加了吹灰器，定時吹灰以減輕積灰。結構示意圖如下： 汽輪機選型按鍋爐的額定蒸發量，考慮到本次設計原則，汽機選型有二個方案：方案一: 212MW凝汽式汽輪機組，汽輪機發電機組參數如下：◆汽輪機主要參數：型號： 形式：中溫中壓單缸凝汽式汽輪機 額定功率：12MW進汽壓力：進汽溫度：435℃額定進汽量：56t/h額定轉速：3000r/min◆發電機主要參數：型號：QF122功率：12000kW功率因數：轉速：3000r/min勵磁形式：可控硅出線電壓：方案二：125MW凝汽式汽輪機組，汽輪機發電機組參數如下：◆汽輪機主要參數：型號：形式：中溫中壓單缸凝汽式汽輪機額定功率：25000kW進汽壓力：進汽溫度：435℃額定進汽量：額定轉速：3000r/min◆發電機主要參數：型號：QF252功率：25MW功率因數：轉速：3000r/min勵磁形式：可控硅出線電壓：方案一（三爐二機）和方案二（三爐一機）運行汽量平衡和有關技術指標如下：汽量平衡和有關技術指標序號項目名稱單位方案一方案二一鍋爐鍋爐計算熱效率%7878額定壓力MPa額定溫度℃450450給水溫度℃150150鍋爐排污量t/h排污二次蒸汽量t/h全廠汽水損失t/h66煤低位熱值kJ/kg2043120431垃圾與煤混合低位熱值(4:1)kJ/kg54885488主蒸汽焓值kJ/kg33813381給水焓值kJ/kg634634飽和水焓kJ/kg11431143蒸汽產生量t/h鍋爐總進水量t/h二汽輪機汽輪機進汽量t/h112110進汽壓力MPa進汽溫度℃435435進汽焓kJ/kg32913291發電量kWh全系統補充除鹽水量t/h汽耗率kg/kWh三供發電標煤耗率發電標煤耗率kg/kWh廠用電率%20%20%四年運行有關數據年運行小時h70007000年處理垃圾量t365000365000年耗標煤量t1092710927年耗原煤量t1430514305年發電量kWh1018710410789104年供電量kWh81491048631104說明：全廠汽水損失按5%計算；%計算，排污產生二次蒸汽回收至除氧器；汽水系統加熱設備按98%熱效率計算。 方案比較及結論從運行情況看：方案一的優點是三爐、二機配置，生產運行管理和調度較方便，無論焚燒爐和汽機需要檢修時均不會發生全廠停運的現象。不足之處是汽機房面積增大，設備投資增加和運行人員增多。方案二的優點是：選用一臺較大容量汽輪發電機替代兩臺汽輪發電機，除了提高汽機效率外，尚可節省汽機房的面積