垃圾焚烧及烟气净化工艺

生活垃圾与危险废物的焚烧工艺生活垃圾焚烧工艺垃圾焚烧发电工艺流程生活垃圾焚烧发电厂的组成生活垃圾焚烧发电厂包括主体工艺系统、辅助系统和配套设施三大部分。一、主体工艺系统垃圾接收、储存及输送系统垃圾焚烧系统余热利用系统烟气净化系统灰渣处理系统电力系统低压供配电及电气传动自动化仪表及计算机系统二、辅助系统辅助燃料系统压缩空气系统循环水系统给排水系统除盐水制备系统渗滤液处理系统通风及空调系统调度、通讯系统三、配套设施消防、环境保护、劳动安全防护与办公生活服务设施垃圾接收、储存及输送系统该系统主要包括：垃圾称重设施---汽车衡、卸料大厅、卸料门、垃圾储坑、抓斗起重机。一、汽车衡汽车衡采用SCS系列浅基坑全自动电子汽车衡，主要由称重秤体、称重传感器、称重显示器、计算机系统等组成。量程根据城市最大型的运输车辆总重确定，称重精度20kg。二、卸料大厅垃圾卸料大厅系运输车卸料周转平台，设行使路线标识和信号灯。卸料大厅长度依据垃圾坑长度与垃圾抓斗检修区域宽度确定，大厅宽度依据城市最大型的运输车总长与转弯半径确定，以保证垃圾运输车能正常卸料和交通畅通。三、卸料门根据项目处理规模和入厂垃圾运输车集中度确定，并满足《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》。可采用电动或液压提升式卸料门。卸料门的开启与垃圾起重机联锁或由垃圾吊操作员控制，通过信号灯指示开闭状态，以调度垃圾车进行卸料，卸料完毕后立即关闭，防止垃圾坑内臭气向外泄露。四、垃圾储坑垃圾坑有效容量按照5~7天垃圾处理量设置，长度、宽度和深度综合考虑焚烧炉中心间距、垃圾堆存安息角、地质条件以及是否有利于渗滤液排出进行确定。垃圾坑除起到储存、调节垃圾数量的作用外，便于对垃圾进行搅拌、混合和脱水，起到对垃圾品质的调节作用。五、垃圾起重机垃圾抓斗起重机，用于垃圾的给料、堆垛、移料和混料，采用半自动或全自动控制，安装于垃圾坑上部。抓斗起重机的单台处理能力和数量依据项目日处理规模确定。垃圾焚烧系统垃圾焚烧炉目前主要有四种炉型：机械炉排炉、循环流化床、回转窑和热解气化焚烧炉。1.机械炉排炉焚烧技术这是发展较早的垃圾焚烧炉型式，技术已日趋完善，运行可靠性高。垃圾在炉膛内，经过干燥、燃烧和燃烬3个阶段，在大量氧气助燃条件下充分燃烧。炉排炉又分为链条炉、往复炉、滚筒炉等多种炉型。2.循环流化床焚烧炉技术这是一种基于循环流化床燃烧技术而发展起来的垃圾处理技术，集垃圾焚烧、供热、发电为一体。该技术适合焚烧低热值垃圾；为使焚烧炉内温度保持850摄氏度以上，需添加煤等辅助燃料，且前序工艺需进行垃圾分拣。3.回转窑焚烧炉技术回转窑焚烧炉炉体为采用耐火砖或水冷壁炉墙的圆柱形滚筒。焚烧垃圾时，垃圾由回转窑上部供应，筒体慢慢旋转，使垃圾不断翻转并向后移动，垃圾逐渐干燥、燃烧、燃尽，然后排至排渣装置。该技术的主要缺点是垃圾处理量不大、飞灰处理难、燃烧不易控制。4.热解气化焚烧炉技术这是在隔绝空气的条件下，垃圾在热解装置中受热而使有机质分解，转化成燃气。此种方法是4种焚烧法中最新的焚烧理论，垃圾处理规模较小、系统复杂、运行成本较高。垃圾焚烧系统-机械炉排炉焚烧过程：1.垃圾干燥脱水、烘烤着火针对我国目前高水分、低热值垃圾的焚烧，这一阶段必不可少。一般为了缩短垃圾水分的干燥和烘烤时间，该炉排区域的一次进风均经过加热(可用高温烟气或废蒸汽对进炉空气进行加热)，温度一般在200℃左右。垃圾在干燥带的滞留时间约为30min。2.高温燃烧通常炉排上的垃圾在900℃左右的范围燃烧，因此炉排区域的进风温度必须相应低些，以免过高的温度会损害炉排，缩短使用寿命。垃圾在燃烧带的滞留时间约为30min。3.燃尽垃圾经完全燃烧后变成灰渣，在此阶段温度逐渐降低，炉渣被排出炉外。垃圾在燃烬段上滞留约1h。主要特点：1.对垃圾热值的适应范围广，且绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧2.处理量大，可应用于大规模垃圾集中处理3.含水率特别高的污泥、大件生活垃圾，不宜直接用炉排型焚烧炉4.二噁英及NOx的产生量较多，但飞灰量少5.运行及维护简便，年工作8000h以上主要参数：燃烧温度：800~1000℃垃圾停留时间：1~3h烟气停留时间：在850℃以上的温度区域至少停留2s垃圾焚烧系统-机械炉排炉垃圾焚烧系统-循环流化床焚烧过程：1.垃圾、煤粉在燃烧室掺烧破碎后的垃圾与煤粉在通入空气的作用下流化焚烧，并抬升进入旋风分离器，流化床温度一般在850~900℃，能够减少受热面的污垢和结渣。2.物料回运物料在旋风分离器的作用下下沉进入U型阀，回运至炉膛进一步燃烧，烟气则通过旋风分离器进入外置换热器降温。3.燃尽垃圾经完全燃烧后变成灰渣，从燃烧室底部排出。主要特点：1.垃圾需破碎至15cm以下才能进炉燃烧2.可以处理热值低、水分高的垃圾3.通常需要添加较大量的煤（20%~30%）进行助燃4.二噁英及NOx的产生量较少，但飞灰量多5.核心部件风帽易磨损，维护停炉期长，年工作约6600h主要参数：燃烧温度：850~900℃流化风速：4~8m/s垃圾停留时间：1~2h烟气停留时间：在燃烧室约3~4s，在旋风分离器约1.5~3s煤粉/石灰石垃圾燃烧室旋风分离器U型反料阀外置换热器空气石英砂炉床底灰垃圾焚烧系统-回转窑焚烧过程：1.回转窑燃烧垃圾由回转窑一端进入，筒体慢慢旋转，使垃圾不断翻转并向后移动，垃圾逐渐在燃烧器（一般烧天然气）增温的高温段焚烧完毕，然后进入二燃室。2.二燃室充分燃烧未燃尽的垃圾从二燃室底部的卸料口排出，烟气则在二燃室中进一步燃烧，并进入后道工序。主要特点：1.两段式负压燃烧，回转窑温度为600~800℃，二燃室温度为1000~1200℃2.垃圾处理能力大3.窑体易受高温腐蚀，耐火材料易损坏4.可以焚烧各种垃圾，常用于处理危险废物5.运行时间长、维护简单主要参数：炉内温度：回转窑600~800℃，二燃室1000~1200℃。垃圾停留时间：2~4h烟气停留时间：在二燃室至少停留2s垃圾焚烧系统-热解气化炉焚烧过程：1.干燥热解垃圾通过双辊加料机加入到转动的炉体内。落料时进入炉膛内的垃圾伴随着炉体的转动，沿着半径面撒开到达干燥层。垃圾在干燥层通过下面的高温烟气迅速干燥升温，然后到达热解层，大部分有机物在高温缺氧状态下被热解生成H2、CO和CH4等可燃气体。3.燃烧后排出炉渣热解气化后的残余物在燃烧层进行充分燃烧。产出的高温烟气为干燥层和热解层提供了所需的热量，燃烧层生成的残渣经过热渣层继续燃烧后进入冷渣层。炉渣经旋转炉排挤压破碎后排出。4.二燃室充分燃烧从热解气化炉排出的高温混合气体从炉顶部的出烟口排出经烟气道进入二燃室，经二次风补给，在过氧情况下燃烧。二燃室采用燃油燃烧器，当二燃室温度过低时，燃烧器启动点火补充热量，达到合适温度时停止助燃。主要特点：1.垃圾停留时间长，日处理量较小2.燃烧充分、燃烧效率高、热损失量小3.飞灰含量低、运行维护简单主要参数：炉内温度：热解气化炉600~800℃，二燃室800~1000℃（850~900℃最佳）垃圾停留时间：3~6h烟气停留时间：在二燃室至少停留2s二燃室O2浓度：6%~10%垃圾焚烧系统-热解气化炉垃圾焚烧系统-各种炉型比较项目机械炉排炉流化床焚烧炉回转窑焚烧炉热解气化炉处理能力（最大处理量）大中型（1200t/d）中小型（500t/d）中小型中小型（200t/d）设备占地大小中中炉体结构瘦高型、体积大瘦高型、体积大长筒型、体积大立式紧凑型、体积较大垃圾预处理不需要需要破碎至15cm以下不需要热值较低时需要燃烧介质不需要需要石英砂不需要不需要对垃圾含水量的适应性可通过调整干燥段适应不同湿度的垃圾炉温易随垃圾含水量的变化而波动可通过调节滚筒转速来适应垃圾的湿度可通过调节垃圾在炉内的停留时间来适应垃圾的湿度对垃圾不均匀性的适应性可通过炉排往复运动使垃圾反转，使其均匀较重垃圾快速到达底部，不易燃烧完全空气供应不易分段调节，大块垃圾难以燃尽难以实现炉内垃圾翻动，大块垃圾难以燃尽垃圾总体适应性适应性广受限受限适应性广垃圾运动方式取决于炉排的运动炉内翻滚运动回转窑内回转滚动推进器推动燃烧性能燃烧可靠、余热利用较好、燃烧稳定性好、燃烧速度较快、燃尽率高燃烧温度较低、燃烧效率较佳、燃烧稳定性一般、燃烧速度较快、燃尽率高可高温安全燃烧、残灰颗粒小、燃烧稳定性一般、燃烧速度一般、燃尽率较高先热解、气化，再燃烧，燃烧稳定性较好、燃烧速度较慢、燃尽率高炉内温度垃圾层表面温度800℃烟气温度800~1000℃流化床内800~900℃回转窑内600~800℃二燃室内1000~1200℃热解气化炉内600~800℃二燃室内800~1000℃垃圾炉内停留时间1~3h1~2h2~4h3~6h燃烧工况控制较易不易不易不易燃烧空气供给易调节较易调节不易调节不易调节高温腐蚀防治较易较难较难较易灰渣热灼减率易达标原生垃圾在连续助燃下可达标原生垃圾在连续助燃下不易达标原生垃圾在连续助燃下不易达标烟气处理较易较难较易较难烟气中含灰尘量较低高高较低运行费用低低较高较高维修工作量较少较多较少较少对工程的适应性广窄广窄存在的缺陷操作运转技术高、炉排易损坏操作运转技术高、需添加流动媒介、进料颗粒较小、单位处理量所需动力高、炉床材料易损坏连续传动装置复杂、耐火材料易损坏、处理热值低水分高的垃圾有难度对氧量、炉温控制有较高的要求，对于高水分的垃圾在无油助燃时不能稳定燃烧余热利用系统水冷壁：布置于炉膛，吸收炉膛火焰和烟气的热量，将水加热成饱和蒸汽。过热器：吸收炉膛内火焰和烟气的热量（辐射式过热器）、或烟道中烟气的热量（对流式过热器），将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。。省煤器：布置于尾部烟道的低温部分，利用低温烟气的热量，加热锅炉给水。空气预热器：布置于省煤器后，利用更低的低温烟气的热量，将空气加热后送入炉膛或制粉系统，以提高锅炉效率。余热利用系统主要包括：锅炉水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器，以及汽轮发电机组等装置。烟气净化系统-概述生活垃圾焚烧产生的烟气含有氯化氢、二氧化硫、氮氧化物、硫化氢、一氧化碳、重金属、飞灰、二噁英等有害物质。垃圾焚烧厂烟气排放指标需满足的最低标准：《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）。每条垃圾焚烧线分别配置1套独立的烟气净化处理线，主要包括脱硫、脱硝、除尘等设施；净化后的烟气通过引风机、烟囱排入大气。每条焚烧线引风机出口水平烟道或烟囱分别设置1套独立的烟气在线监测仪（CEMS），以连续监测每条焚烧线的烟气排放指标。烟气净化系统-除尘系统除尘器可分为两大类：①干式除尘器：惯性除尘器、静电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。②湿式除尘器：包括喷淋塔、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风除尘器、静电除尘器与布袋除尘器。重力除尘器惯性除尘器布袋除尘器板式电除尘器管式电除尘器管式电除尘器旋风除尘器烟气净化系统-除尘系统除尘器可分为两大类：①干式除尘器：惯性除尘器、静电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。②湿式除尘器：包括喷淋塔、文丘里洗涤器、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风除尘器、静电除尘器与布袋除尘器。喷淋式洗涤除尘器填料塔文丘里洗涤器泡沫除尘器水膜除尘器湿式电除尘器（WESP）烟气净化系统-各种除尘工艺比较不同除尘工艺比较技术布袋除尘器电除尘器设备占地小较大设备投资中等较高运行维护费中等小到中等出口颗粒物浓度(mg/Nm3)5～2530～50除尘效率(%)99.899.5除尘效率（＜1μm）9020除尘效率（1～10μm）9995除尘效率（10μm）9999重金属和二噁英去除效果对1μm以下颗粒物、重金属、有机污染物去除较好差耐酸碱性取决于滤袋材质较好动力消耗略低略高适用烟气温度范围℃一般160～260，极限280一般200～300，极限580入口含尘量对除尘效果的影响小大烟气量变化对除尘效果的影响小大烟气温度对除尘效果的影响大小烟气含水量对除尘效果的影响对湿度变化很敏感，烟气含水量较高时应选择憎水