垃圾焚烧发电技术

LOGO机械工业第一设计研究院垃圾焚烧发电项目二0一三年十月专题交流目录第一部分：生活垃圾焚烧发电技术概述1第二部分：生活垃圾产量及基本特性2第三部分：生活垃圾焚烧发电工艺3第四部分：生活垃圾焚烧发电工程设计44第五部分：生活垃圾焚烧发电工程实例3第一部分：生活垃圾焚烧发电技术概述垃圾焚烧发电项目建设意义：垃圾焚烧发电项目为处理当地产生的生活垃圾，做到垃圾减量化，无害化和资源化。在处理垃圾的同时，还可协同处理城市污水处理厂产生的市政污泥。通过该类项目的建设彻底全面的解决当地废弃物的处理问题项目运作基本模式：BOT模式，即与政府签订特许经营协议，获得垃圾处理的特许经营权，建设方在特许经营权范围内处理废物，获得政府处理费补贴，同时享受国家规定的上网电价。概述国内垃圾焚烧厂建设情况截至2010年年底，我国生活垃圾焚烧发电厂总数达101座，焚烧总规模达96010t/d。其中：炉型采用炉排炉的焚烧厂74座，焚烧规模为74730t/d炉型采用循环流化床焚烧炉的焚烧厂21座，焚烧规模为162710t/d采用其他炉型的焚烧厂约6座关于垃圾焚烧发电国家政策支持《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中明确指出：到2015年，全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上，其中东部地区达到48%以上。2005年2月通过的《可再生能源法》明确指出：“国家支持可再生能源并网发电”。并将城市生活垃圾列为一种生物质燃料。2008年环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局发布《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2008]82号）对垃圾焚烧发电技术、经济、环保等提出进一步要求。2012年国家发展改革委发布《关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知》（发改价格[2012]801号）规定：以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目，均先按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算，每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时，并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0.65元（含税，下同）；其余上网电量执行当地同类燃煤发电机组上网电价。国内主要投资垃圾焚烧发电项目的公司序号公司名称代表工程主要炉排特点1光大环保光大苏州一、二期；光大常州；光大江阴；光大济南等以西格斯炉排为主2天津泰达天津双港；天津贯庄；扬州泰达；大连泰达等以西格斯、日立造船、日本田熊炉排为主3深能源宝安老虎坑一、二期；深圳南山等以西格斯炉排为主4上海环境上海老港；成都洛带；山东威海（在建）；南京江北（在建）以日立造船炉排为主5绿色动力常州项目；海宁项目；平阳项目；乳山项目等以绿色动力三驱动炉排为主6江苏天楹江苏如东；江苏启东；江苏海安等以上海康恒炉排为主7重庆三峰卡万塔福州红庙岭；重庆同兴；安徽六安（在建）等以自主开发sity2000炉排为主8杭州锦江集团山东菏泽；山东淄博；河南郑州、安徽芜湖等以异重流化床焚烧炉为主垃圾焚烧发电发展趋势焚烧系统机械炉排炉的主流化垃圾焚烧发电发展趋势焚烧设备的国产化单机焚烧规模大型化烟气净化系统半干法+袋式除尘主流化更加严格的环保标准余热利用系统机组参数向中温次高压发展余热利用向热电联产发展第二部分：生活垃圾产量及基本特性生活垃圾产生量：影响生活垃圾产量基本要素：人口依据建设部统计数据：中小城市生活垃圾产量为1.0kg/人•天大城市生活垃圾产量约为1.1~1.3kg/人•天生活垃圾产生量与性质生活垃圾产生量与性质生活垃圾性质：1.物理分类一般分类：三大类九小类有机物：厨余、纸类、木竹、橡塑、纤维无机物：玻璃、金属、渣土砖瓦其他生活垃圾产生量与性质生活垃圾性质：2.元素分析和工业分析元素分析需包含：C、H、O、S、N、Cl工业分析一般包含：W、A、QL（低位热值）生活垃圾物理化学性质分析依据：《生活垃圾采样和分析方法》CJ/T313-2009生活垃圾产生量与性质典型的生活垃圾元素与水分、灰分范围：元素名称符号范围元素名称符号范围碳C10~22%氮N0.5~1.5%氢H1~3%氯Cl0.1~1.0%氧O8~15%灰分A10~25%硫S0.1~0.6%水分W40~60%生活垃圾产生量与性质垃圾热值：1.实现垃圾自身持续稳定燃烧的入炉垃圾热值的要求：深圳市政环卫综合处理厂运营经验：≧3600kJ/kg欧洲垃圾焚烧工程公司认为：≧5860kJ/kg，此时实现焚烧热灼减率≦3%。CO含量达到40mg/Nm3的严格标准的下线热值世行指出的垃圾焚烧工程投资指导意见认为：垃圾平均低位热值≧7000kJ/kg，且任何季节≧6000kJ/kg2.热值确定方法量热计测定经验公式估算生活垃圾产生量与性质垃圾渗沥液：1.产量：根据国内焚烧厂的统计数据，垃圾渗沥液产量一般为垃圾处理量的1~12%，最高达到25%。渗沥液产生集中在5~11月，夏季最多，冬季最少生活垃圾产生量与性质2.典型渗沥液水质成分范围成分范围成分范围BOD560~45000pH3.7~8.5Cu0.1~9.0CODcr2000~80000总硬度200~10000Ni0.01~0.8SS200~1000颜色黄~熏灰色As0.1~0.5氨氮0~1700氧化还原电位80~320Cd0~0.13TP1~500Cr100~4000Pb0.07~12.3挥发性脂肪酸0~26000Hg0~0.032Mn0.47~3.86本表中氧化还原电位单位为mV，pH无量纲，其余单位均为mg/L第三部分：生活垃圾焚烧发电工艺垃圾焚烧技术总体工艺垃圾焚烧趣味工艺流程（炉排炉）炉型比较垃圾焚烧炉炉型选择机械炉排炉循环流化床焚烧炉技术角度政策角度技术成熟，进口国产均有较多业绩，燃烧稳定。投资高，管理水平高燃烧彻底，余热利用效果好需要预处理，可有效控制污染物，防止二次污染环保部环发[2008]82号文关于掺烧煤比例和污染物控制方面的规定发改委发改价格[2012]801号关于上网电价结算的规定炉型比较炉排炉技术特点通过炉排的机械运动加强垃圾扰动，促进垃圾完全燃烧垃圾不需破碎等预处理，对垃圾热值要求较高炉排加工精度和控制要求较高，炉排材料价格昂贵投资较高，维护检修工作量大高速气流驱动垃圾在炉膛内沸腾流动，促进完全燃烧需要对垃圾进行前处理，可掺烧一定比例的燃煤燃料适应性强，燃烧彻底，有效控制污染物的排放焚烧炉结构紧凑，金属消耗量少，投资较低循环流化床特点两种主要炉型技术对比主要进口炉排炉吉宝西格斯SHA多级顺推炉排炉：主要针对亚洲国家垃圾的高水份、低热值的特点开发Seghers炉排分为5段，每段都有各自的液压调节机构，每组炉排的速度和频率可单独控制；燃烧空气为分级送风，可根据炉排上的燃烧情况分别调节；前后炉顶的型式(配有专用喷嘴)及折焰角位置使其能对第一组件(干燥区)产生足够的热辐射，加快干燥和点火的过程主要进口炉排炉日立造船VONROLL剪切刀机械炉排炉采用VonRollL型炉排，炉排的动作具有剪切垃圾的作用；提供均匀的一次风；通过提高一次风的温度，使低热值垃圾也能稳定燃烧；设置剪切刀，通过剪切刀的作用，可以破碎块状垃圾和搅动垃圾，使垃圾层均匀；根据焚烧炉上部的结构形式，最大限度利用辐射热烘干垃圾；采用有余量的炉膛容积，确保烟气完全燃烧所需的停留时间；采用鼻状结构和二次风喷嘴的最优化配置，确保烟气和二次风充分混合，实现完全燃烧；采用热流体模拟，解析上述焚烧炉的形状，使之最优化，通过自动燃烧控制，实现稳定的燃烧主要进口炉排炉日本田熊SN机械炉排炉采用足够的炉排面积，设置两个阶梯，使垃圾在炉内翻滚并燃烧具有较高的炉内通风能力，供气管不受垃圾层厚度的影响，它与各炉体组合，来均衡地提供空气高耐久力：在每个炉条后有鳍状物，用来提高炉条降温效率，这样可以阻止炉条燃烧。炉条采用特殊难熔的铸钢来制造燃烧过程采用四个驱动单位：一个在干燥阶段，二个在燃烧阶段，再一个在燃烬阶段。通过调整各独立驱动单位的速度，能控制垃圾和灰层的厚度我院设计的天津双港垃圾焚烧发电厂采用此炉排，3X400t/d主要进口炉排炉日本JFE超级往复炉排炉：确保充分的炉排面积。通过大落差壁产生垃圾跌落以提高搅拌效果。利用烟气辐射热加强炉内垃圾的干燥（配备中间隔板的最佳化设计)。实现垃圾层厚度最优化的控制(炉排每段均采用独立的驱动机构)。采用具有优秀的垃圾给料性能的给料系统。在燃烧段采取有效措施防止炉膛结焦。主要国产炉排炉三峰卡万塔SITY2000逆推式炉排炉：单台焚烧炉垃圾处理量120~720t/h适合中国垃圾高水分、低热值的特点焚烧性能良好，灰渣未燃烬率0.7~2%，烟气中飞灰含量3g/m3运行过程燃烧参数稳定，炉排空气冷却高效主要国产炉排炉上海康恒/无锡华光：在燃烧炉排的中间位置设置了一组剪切刀，有效地压碎、切断、扯碎和破碎块状垃圾。垃圾在炉排之间的落差段处跌落时能对结块的垃圾起到较好的破碎作用。选用烟气空气预热器，该装置能把一次风温度最高加热至300℃，有效保证垃圾的充分干燥和完全燃烧。二次风喷嘴组在前后拱处交错设置，产生强烈湍流，使还原性气体完全燃烧，抑制二恶英的生成。主要国产炉排炉绿色动力三驱动炉排炉：三驱动逆推式炉排采用了自行开发的驱动机构，对应干燥区、燃烧区和燃烬区有三组独立的驱动装置（称之为“三驱动”），可根据垃圾焚烧过程中各区垃圾移送的实际需要进行单独联体调整、控制炉排片的移动速度，互不干扰通过自动燃烧控制系统将炉排各独立的运动部件组合成一个有机的整体，能按照认定的炉膛温度（或锅炉蒸发量）自动完成垃圾从给料、干燥、燃烧、燃烬到出渣的焚烧全过程，炉膛温度稳定，波动幅度小，充分满足850℃、2秒的要求，将二恶英的生成降至最低炉排片采用经过实践验证过的特殊合金制造，有着良好的耐高温、耐磨损和抗腐蚀性能，能确保炉排片有较长的使用寿命烟气净化工艺比较项目布袋除尘器+湿式洗涤塔半干法脱酸塔+布袋除尘器干法脱酸塔+布袋除尘器粒状污染物排放浓度(mg/m3)251030硫氧化物排放浓度(mg/m3)60200300氯化氢排放浓度(mg/m3)305080重金属及二恶英去除效果佳佳较佳二次污染物产生量：污泥及废水飞灰多少无中无多经济因素：建设投资年运行费用*高高中中较低中烟气净化组合工艺比较烟气净化工艺半干法脱酸塔加布袋除尘器流程气体悬浮式吸收塔增湿灰吸收法喷雾干燥吸收塔循环灰吸收法各科研设计单位、设备厂家、运营商的实际运营经验结合表明：烟气净化工艺以半干法脱酸塔+布袋除尘器+活性炭喷射的组合工艺为最佳方案。余热利用工艺汽轮发电机组选型机组参数利用垃圾焚烧余热锅炉产生的过热蒸汽,供凝汽式汽轮发电机组发电中温中压参数/中温次高压参数余热利用运行方式采取“机随炉”运行系统设计采取母管制，设计主蒸汽大旁路，保证停机不停炉余热利用工艺A.如果只从发电角度考虑，选择两炉一机方案合适。因为：（1）节约投资，包括设备购置和土建费用（2）减少辅助设备数量，从而减少厂用电率，可以多发电（3）减少运营管理的难度在只需要达到发电目的的前提下，目前国内建设垃圾焚烧厂两炉一机的配置较为常见。B.如果需要满足供热要求，实现热电联产，选择两炉两机合适。因为：（1）由于要满足热负荷要求，在一台机组故障的情况下，另一台机组可以实现供热要求（2）如果只配置一台机组，则就要备用减温减压器，造成了能源的浪费因此，在需要供热前提下，两炉两机的方案更为合适。原因是保障供热的可靠性。目前以我国大部分城市的垃圾特性来看，以垃圾焚烧实现热电联产较为困难，一般选择纯凝机进行发电，因此扩大汽机容量，减少台数的装机较为常见。具体装机方案需要根据不同项目实际情况最终确定。第四部分：生活垃圾焚烧发电工程设计工程设计专业配置焚烧专业烟气净化专业汽机专业总图专业土建（建筑、结构）专业电气专业热工控制专业给排水专业暖通专业概预算专业技术经济专业工程设计主要标准规范垃圾焚烧厂设计主要采用的标准规范有：《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485）《生活垃圾焚烧炉》（CJ/T118）《生活垃圾焚烧