节能原理与技术9

中国矿业大学动力工程系节能原理与技术(9)垃圾焚烧发电技术中国矿业大学动力工程系1.垃圾处理技术2.垃圾焚烧发电技术3.垃圾焚烧炉4.垃圾填埋场气体发电第9章垃圾焚烧发电技术中国矿业大学动力工程系9.1垃圾处理技术一、我国城市垃圾处理现状我国的城市垃圾总量正以每年10%的速度增长，种类也越来越多.目前，我国的垃圾产量正进入高峰期，垃圾年产量约1.5亿t，占世界总产量的四分之一.约有2/3的城市陷入垃圾围城的困境。中国的垃圾处理方式主要是把垃圾堆放在填埋场，不做任何处理。这种处理方法给环境带来了相当大的危害，除了会对土壤、地下水和周边环境造成污染外，垃圾产生的以甲烷为主的温室气体，还会加剧全球的温室效应。中国矿业大学动力工程系二、城市垃圾处理方法堆肥处理焚烧处理填埋处理其它方法·厌氧堆肥法·好氧堆肥法·机械堆肥法·简易焚烧技术·焚烧发电技术·传统堆置法·围海造地法·卫生填埋法·热解法·垃圾衍生燃料技术·垃圾碳化水解技术·垃圾厌氧产沼技术·垃圾制作建筑材料技术·垃圾压缩打包技术·垃圾养殖蚯蚓技术中国矿业大学动力工程系中国新建大型垃圾填埋场填埋场填埋库容/万m3处置能力/t.d-1使用年限建设费用/百万元杭州天子岭60020001991-201431.6上海老港120030001989-104广州李村18012001990-199716广州大田山170020001992-1999-西安江村沟4900-1995-204537深圳下坪14000（5000）18001997300(1000)包头青山2002001990-20103北京阿苏卫107020001995-2005110中国矿业大学动力工程系填埋处理杭州天子岭废弃物处理场占地48公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理系统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地磅计量系统和生活区等组成。填埋总容量600万立方米，使用年限13年，1991年4月投入使用。日平均处理量2450吨，最高达3500吨。填埋区中国矿业大学动力工程系焚烧处理焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建造了垃圾焚化电厂焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费用极为昂贵。中国矿业大学动力工程系堆肥处理将生活垃圾堆积成堆，保温至70℃储存、发酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分解成无机养分。垃圾处理的前景——垃圾的“四化”：资源再生化，能源化，无害化，减量化中国矿业大学动力工程系发达国家城市垃圾处理方法国家填埋/%堆肥焚烧焚烧厂数量/座焚烧垃圾量/（万t/a）美国755101573000日本234.272.818993086德国45.5450.5601100英国8811138180法国402238284200荷兰4545111170比利时6292929132瑞士208034170丹麦18127046145奥地利59.82416.3瑞典35105523140澳大利亚621124335中国矿业大学动力工程系9.2垃圾焚烧发电技术中国矿业大学动力工程系资料：从20世纪70年代起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。欧美一些国家建起了垃圾发电站，美国某垃圾发电站的发电能力高达100兆瓦，每天处理垃圾60万吨。现在，德国的垃圾发电厂每年要花费巨资，从国外进口垃圾。据统计，目前全球已有各种类型的垃圾处理工厂近千家，预计3年内，各种垃圾综合利用工厂将增至3000家以上。科学家测算，垃圾中的二次能源如有机可燃物等，所含的热值高，焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。中国矿业大学动力工程系中国矿业大学动力工程系一垃圾焚烧发电的工艺流程1、垃圾焚烧前无分检处理的工艺流程中国矿业大学动力工程系2垃圾焚烧前有分检场垃圾发电工艺流程中国矿业大学动力工程系二、国外城市生活垃圾发电现状从20世纪70年代起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电，美国某垃圾发电站的发电能力高达100兆瓦，每天处理垃圾60万吨。现在，德国的垃圾发电厂每年要花费巨资，从国外进口垃圾。法国首都已建有一个较完善的垃圾处理系统，有4个垃圾焚烧厂，处理垃圾已超过170万吨/年，产生相当于20万吨石油能源的蒸气，供巴黎市使用。据统计，目前全球已有各种类型的垃圾处理工厂近千家，预计3年内，各种垃圾综合利用工厂将增至3000家以上。科学家测算，垃圾中的二次能源如有机可燃物等，所含的热值高，焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。中国矿业大学动力工程系三、我国垃圾发电状况1、焚烧处理技术在我国处于快速发展阶段1988年我国第一座垃圾焚烧厂——深圳市市政环卫综合处理厂建成投产。“十五”期间，国家已经在上海、天津、杭州、哈尔滨等大城市建成垃圾焚烧发电厂近三十座，而按照国家“十一五”规划要求，拟建和在建的垃圾焚烧发电厂还将有近60座。焚烧处理量占全部垃圾处理总量的比例约为13%，与2005年相比，填埋下降2个百分点，堆肥下降1个百分点，而焚烧处理上升3个百分点；我国垃圾通过焚烧发电进行处理的比重已接近国际平均水平中国矿业大学动力工程系2、炉排炉与流化床焚烧厂细分国内市场目前国内对垃圾焚烧处理工艺的适用性认识存在较大的差导，针对垃圾焚烧发电处理城市生活垃圾，主要有炉排炉和流化床两种工艺。现阶段，我国适合用哪种工艺，建设部、国家发改委、国家环保总局存在很大的分歧。有建设部的专家认为流化床焚烧处理工艺根本不适合用于目前我国的生活垃圾处理，在国内对流化床处理工艺造成了很坏的市场环境。中国矿业大学动力工程系3、目前，我国垃圾焚烧处理以东部为主72%的焚烧厂集中在东部地区，而在投运和在建项目方面，广东、浙江和江苏位居前三名，三地合计占全国总量的51%“十一五”规划中明确提到，东部地区垃圾处理规划布局焚烧厂56座（占29%），中部地区垃圾处理规划布局焚烧厂9座（占7%），东北地区垃圾处理规划布局焚烧厂7座（占9%），西北地区垃圾处理规划布局焚烧厂4座（占10%），西南地区垃圾处理规划布局焚烧厂6座（占16%）中国矿业大学动力工程系4、2008～2015年将迎来垃圾焚烧发电黄金时期“十一五”期间，计划城市生活垃圾无害化处理率达到70%，城市生活垃圾无害化处理设施建设规划总投资为589亿元，而“十五”期间的总投资为198亿元垃圾焚烧发电属于可再生能源发电当中的生物质发电，补贴电价标准为每千瓦时0.25元国家针对垃圾发电还采取多项优惠政策予以保护：一是发电量全部收购；二是免除了增值税的征收，并在所得税上享受减免政策；三是国家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费即所谓的垃圾处置费中国矿业大学动力工程系5、存在问题发达国家城市生活垃圾热值在9000kJ/kg以上，而我国大多数城市热值在2000-4000kJ/kg，故燃烧困难，要添加一定比例的粗煤，投资大，成本高。垃圾焚烧发电会产生二恶英物质,对环境形成严重二次污染,尽管这一污染能够通过装置得到消除,但是由于运行费用昂贵,国内垃圾焚烧厂对二恶英挥发进行处理的很少垃圾处理收费政策不到位，补贴费标准不明确，一些垃圾焚烧发电厂运营面临着“断炊”的困境。科研工作滞后，自主开发能力差，关键技术、设备依赖进口。一些重大技术性问题没有解决，特别是用循环流化床锅炉进行垃圾焚烧发电、供热，在国内仍处于研究开发阶段。烟气不达标，造成二次污染。中国矿业大学动力工程系1、适用地区：进炉垃圾平均低位热值高于5000kJ/kg；卫生填埋场地缺乏；经济发达的地区。2、炉型选择：垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术；3、工艺要求：垃圾应在焚烧炉内充分燃烧；烟气在后燃室应在不低于850℃的条件下停留不少于2秒。4、热能利用：垃圾焚烧产生的热能应尽量回收利用。5、污染控制：垃圾焚烧应严格按照有关标准要求，对烟气、污水、炉渣、飞灰、臭气和噪声等进行控制和处理；烟气处理宜采用半干法加布袋除尘工艺；应对垃圾贮坑内的渗沥水和生产过程的废水进行预处理和单独处理，达到排放标准后排放；垃圾焚烧产生的炉渣经鉴别不属于危险废物的，可回收利用或直接填埋。属于危险废物的炉渣和飞灰必须作为危险废物处置。四、我国生活垃圾焚烧技术政策中国矿业大学动力工程系五、垃圾焚烧厂发电及上网电量参数1、进厂垃圾低位热值为1000kcal/kg时，发电量：220kwh/吨垃圾，上网电量：170kwh/吨垃圾；2、进厂垃圾低位热值为1200kcal/kg时，发电量：260kwh/吨垃圾，上网电量：200kwh/吨垃圾；3、进厂垃圾低位热值为1400kcal/kg时，发电量：320kwh/吨垃圾，上网电量：250kwh/吨垃圾。六、垃圾焚烧厂主要经济参数1、引进设备炉排炉焚烧厂，吨投资：45～50万元，垃圾补贴费：80～150元/吨；2、引进技术炉排炉焚烧厂，吨投资：40～45万元，垃圾补贴费：60～130元/吨；3、国产炉排炉焚烧厂，吨投资：30～35万元，垃圾补贴费：50～110元/吨；4、国产流化床焚烧厂，吨投资：25～30万元，垃圾补贴费：30～70元/吨。中国矿业大学动力工程系七、垃圾焚烧发电厂系统组成垃圾预处理系统：包括垃圾的破碎、筛选、磁选、分选等，可实现资源回收利用，稳定焚烧炉燃烧的作用，该系统日处理垃圾300吨。垃圾给料系统：主要包括1400吨垃圾储料坑、5吨天车及垃圾计量系统。循环流化床垃圾焚烧系统：主要包括垃圾焚烧炉、余热锅炉、垃圾给料机、鼓风机、引风机、辅助燃烧系统、物料循环系统。烟气净化系统：主要包括尾气净化装置、活性碳吸收装置、布袋除尘器。中国矿业大学动力工程系排渣系统：滚筒式冷却除渣机、灰、渣储运设备等。灰渣综合处理系统：利用灰、渣生产路面砖设备系统。汽水系统：焚烧厂内管道、阀门及用热设备等。仪表和计算机控制系统：焚烧厂内热工仪表系统及计算机数据采集系统。水处理系统：包括钠离子软水器、除氧器、除铁器等。电气控制系统：包括全厂低压配电系统、启动系统。汽轮机及发电系统输配电系统中国矿业大学动力工程系八、垃圾焚烧厂主要技术参数1、焚烧厂使用寿命：＞20年；2、焚烧炉年正常工作时间：≥8000小时；3、年平均检修时间：＜30天；4、垃圾在焚烧炉中的停留时间：1.6～2.0小时；5、烟气在燃烧室中的停留时间：≥2秒；6、燃烧室烟气温度：＞850℃；7、燃烧空气过剩系数：1.8左右；8、助燃空气温度：150～250℃；9、炉排上的垃圾料层厚度：500～900mm；10、过热器出口的额定蒸汽温度：400℃；中国矿业大学动力工程系11、过热器出口的额定蒸汽压力：4.0MPa；12、炉排机械负荷：220～280kg/（m2·h）；13、燃烧室热负荷：9×104～15×104kcal/（m3·h）；14、焚烧炉允许负荷范围：70%～110%；15、焚烧炉经济负荷范围：90%～100%；16、燃烧室出口烟气中的CO浓度：＜100mg/Nm3；17、燃烧室出口烟气中的O2浓度：6%～12%；18、余热锅炉中过热蒸汽温度：350～400℃；19、余热锅炉出口的排烟温度：190～240℃；20、除尘器入口处的烟气温度：150～170℃；21、焚烧炉渣热灼减率：≤3%。中国矿业大学动力工程系九、我国“十一五”垃圾焚烧规划1、“十一五”垃圾处理技术路线：焚烧处理可最有效实现生活垃圾的减容、减量、资源化，在经济发达、生活垃圾热值符合条件、土地资源紧张的城市，可加大发展焚烧处理技术。2、“十一五”垃圾处理设施规划：新增城市生活垃圾无害化处理能力24.2万吨/日，其中垃圾焚烧厂6.66万吨/日，占27.5%；新增城市生活垃圾无害化处理设施479项，其中垃圾焚烧厂82座，占17.1%。3、各地区垃圾焚烧厂规划布局：东部地区：垃圾焚烧厂56座，处理能力4.51万吨/日；西南地区：垃圾焚烧厂6座，处理能力0.61万吨/日；西北地区：垃圾焚烧厂4座，处理能力0.33万吨/日；中部地区：垃圾焚烧厂9座，处理能力0.72万吨/日；东北地区：垃圾焚