新能源-原子能

向贵州各界的朋友致敬清华大学热能工程研究所煤清洁燃烧技术国家重点实验室煤清洁燃烧国家工程研究中心清华同方股份有限公司能源环境公司姚强2000.9.22为了人类的又一个千年可持续发展与能源利用中国的能源结构(表2)年1990199520002015煤76.276.171.362.6油16.617.124.026.9一次能源天然气2.102.002.747.06水电5.104.802.012.6消耗比例(%)核能//0.210.79我国燃煤设备的平均能源利用率•燃煤设备效率•工业锅炉60-65•火电发电厂30-35（热效率为80-90%）•工业炉窑20-30•民用炉窑16•燃煤机车5-8用能设备的平均效率为30％左右总能源利用率为9－10％贵州省煤炭情况•总探明储量：532亿吨，全国第五位•水城：138亿吨•盘江：100亿吨•含硫：0.46-5.20%(一般大于2％）贵阳市二氧化硫污染情况•贵阳全世界排名第一位•贵州省全国排名第二位，近200万吨，达10％•安顺工业：8.5万吨•遵义工业：10.8万吨•凯里工业：6－7万吨贵州主要火电厂煤质•贵阳电厂：4.34%•都匀电厂：5.20%•金沙电厂：0.96%•凯里电厂：4.60%•遵义电厂：4.30%•盘县电厂：0.46%•安顺电厂：2.45%•水城电厂：1.88%•清镇电厂：4.34%垃圾焚烧及二恶英污染控制国外固体废弃物发展概况•部分发达国家垃圾组成及热值国家美国日本西德瑞士法国英国有机物(%)6084.250.5658063无机物(%)19.27.849.5352018其它20.88------19热值(kJ/kg)116421100083831001293149780含水量(%)25--35353525发达国家垃圾特点：有机物含量高，热值高，有利于能源化处理。城市生活垃圾中各成分的灰分、水分与发热量成分灰分(%)含水量热量(kcal/kg)范围典型(%)范围典型食品废弃物2~8570800~17001100纸张4~8662800~45004000熟料6~201026700~89007800纺织品2~42.5103600~45004200橡胶8~201025000~67005600木材0.6~2.01.5204200~47004500玻璃96~9998230~6040非铁金属90~99963--铁金属94~9998360~300200灰60~80708--中国城市生活垃圾现状•2000年垃圾产量达1.4亿吨•目前垃圾的年增长率大于7%•累计有60亿吨垃圾围了200多个城市•年无害化处理垃圾量小于总量的5%中国垃圾特点•组成复杂多变；•有机物含量相对较低(30%)；•水多、灰多、热值低；•产量日益增加，年增速率大于7％;•有机物含量逐渐升高，年增速率5％;垃圾处理原则•无害化•减容化•资源化•国内垃圾处理现状•我国垃圾处理技术较落后，目前以“填埋”为主，“堆肥”为辅，还存在露天堆放情况，只在少数城市建立了垃圾焚烧厂。•已建成的垃圾焚烧厂有深圳四台300吨/天(引进技术),珠海，即将筹建或正在建造的城市有:北京,哈尔滨,青岛,上海,天津,广州,成都等。还有一批小型垃圾炉固体废弃物的污染治理及其资源化利用–处理固体废弃物的常用方法及其比较1.卫生填埋2.堆肥处理3.焚烧处理4.热分解5.其它(如填海,筑路等)方法处理时间能源回收率占地面积降低二次污染能力填埋几年最低最多弱堆肥十几个月低多最弱焚烧~2小时高少强燃烧法处置垃圾的优点•可大幅度减少垃圾体积(燃烧后体积可减少90%以上)•垃圾的处理速度快,储存期短•垃圾就地燃烧,不需要长距离运输•可以回收能量用于发电和供热•通过合理组织燃烧及尾气净化可实现清洁燃烧燃用原生垃圾的难点1、垃圾的来源和组成成分十分复杂(与常规燃料燃烧显著不同)–异比重－多组分–多颗粒尺度－多污染源–高水分－多着火点–多热值－受热面存在高温腐蚀2、垃圾燃烧过程中有毒有害物质的生成和迁移规律十分复杂•垃圾燃烧过程中产生常规的有害气体(NOx,SO2,CO等)•产生其他有害物质：•HCl,HF，Cl2•主要有害有毒有机物(POHC)：多氯联苯并二恶英(PCDDs)多氯联苯并呋南(PCDFs)多氯联本(PCBs)等•重金属有害物质(铅,锌,铜,铬,汞等氧化物的超细颗粒)燃用原生垃圾的难点燃用原生垃圾的难点何谓二口恶口英？•所谓二口恶口英是对多氯二苯并二口恶口英(polychlor-inateddibenzo-p-dioxin,简称PCDD)和多氯二苯并呋喃(polychlorinateddibenzofuran,简称PCDF)的俗称。—PCDDs和PCDFs分别由75个和135个同族体构成—化学结构69871234OO69871234OPCDDPCDF同族体的TEQ（毒性当量系数）（17种／210）总的PCDD／PCDF中相应的TEQS城市垃圾焚烧医用垃圾焚烧水泥窑等有害垃圾焚烧与锅炉人们关心的二恶英的量与问题•目前标准和建议标准中的值–对于新的大型城市垃圾焚烧•总量13ng/dscm或0.2TEQ（O2＝7％）–对于新的大型医用焚烧炉（227kg/h)•总量25ng/dscm或0.6TEQ–新的大型有害废物焚烧炉•总量0.2TEQ•什么是ng/dscm–每干的标准立方米中含的纳克–10ng/dscm相当于一万亿分之0.6，即0.6*10-12–如果房间的尺寸为30米＊30米＊3米，则：–如果二恶英浓度为1ng/dscm,室内有0.000003gm的二恶英分解动力学•快速分解动力学温度（ºC）温度（ºF）剩余量二恶英的形成机理•1.废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭•2.气相生成（从炉内到500ºC）•3.固相颗粒机理（500ºC)二恶英形成机理•1.废弃物和燃料中存在的PCDD／PCDF未消灭二恶英形成机理•3adenovo合成催化前期产物机理•铜(II)与氯酚产生ＰＣＤＤ过程温度的影响二恶英形成的主要区域燃烧条件的作用除尘器温度（ºＣ）燃烧状况不好好的燃烧状况烟道中形成炉内形成烟道中形成炉内形成垃圾与煤混烧后的效果ＣＯ与二恶英的关系好燃烧条件不好燃烧条件二恶英控制的小结•良好的燃烧控制可以减少75％的二恶英生成•加煤混烧后可减少二恶英生成50％•以上措施可以使二恶英生成减少82－85％•用CO，HCl,飞灰排放可以有效地进行在线的相关测量清华焚烧技术垃圾(秋季)理化特性•可燃物：27.48%•不可燃物：72.52%•水分：24.84%•灰分：47.70%•发热量：4676.75(kj/kg)•废纸：3.3%•废塑料：3.3%•动植物类：24.2%•金属类：0.78％•玻璃：1.0%•砖瓦石：2.9%•煤渣：19.6％•灰尘细粒：42.1%•氮：0.30%•硫：0.09％•氯：0.76%•碳：16.90%•氢：1.98%•氧：7.43%示范工程特点•垃圾与煤混烧•垃圾动态变化•保证处理城市垃圾•维持稳定供热发电同方技术思路•垃圾合理分选破碎:•保证燃烧高效和锅炉运行安全•多功能焚烧炉:•适应垃圾变化,维持蒸汽参数•高效烟尘净化系统:•控制二次污染,满足环保要求关键技术问题•垃圾预处理•燃烧过程控制•锅炉腐蚀与防护•二口恶口英(Dioxins)控制•混燃灰渣再利用•垃圾预处理:•分选、筛分、破碎合理搭配，保证运行安全可靠,便于垃圾合理利用垃圾预处理流程示意图•多功能焚烧炉•焚烧炉燃料适应性强，适应垃圾变化；•实现炉内控污与防腐•保证炉渣利用品质清华同方处理垃圾特点•垃圾焚烧：•采用组合式循环流化床锅炉；•燃烧稳定、充分、强烈扰动；•炉内脱氯、脱硫、防腐；•产生蒸汽可发电和供热；组合式循环流化床垃圾焚烧炉空气水烟气飞灰给料给料烟气二口恶口英控制措施•六道屏障：–炉前分选–炉内脱氯–高硫煤混烧–燃烧连续、均匀、充分–强化灰渣、飞灰管理–相关法连续监测与控制清华能源垃圾焚烧解决方案•对于中小城市:日处理量为50-150吨的垃圾焚烧与热利用方案•对于大城市或区域性垃圾焚烧可以采用垃圾焚烧发电的道路•小型火力发电厂走煤与垃圾混烧发电的处理方式精诚合作共创辉煌清华大学热能工程系热能工程研究所所长煤清洁燃烧技术国家重点实验室煤清洁燃烧国家工程研究中心主任清华同方股份有限公司能源环境公司姚强教授北京市海淀区清华园邮编：100084电话：62782108，62772503，62773969传真：62770209,手机:[phone]电子邮件：[e-mail]