垃圾焚烧炉与余热锅炉配置

垃圾焚烧炉与余热锅炉配置随着我国经济生活水平的发展和不断提高，城市生活垃圾的处理在目前已经成为关乎民生的一件大事。目前我国多数城市生活垃圾处理方式仍然采用的是传统的填埋和极少数城市采用很不成熟的生化堆肥处理方式。这些城市生活垃圾处理方式存在很多的不足，同样已经面临许多困难。如填埋场地选择的限制，就是有了合适的场地也容易造成场地周围的地下水资源二次污染和周围环境的污染，垃圾的填埋产生沼气并给大气造成十分严重的污染等。就我们所知目前我国境内采用的垃圾生化堆肥来处理城市生活垃圾规模和真正意义上成功的项目几乎没有。目前国内城市生活垃圾处理模式呈现出三大特点：一是垃圾量大，生活垃圾产量据不完全统计已超过1．5亿吨，随着我国持续的经济高速发展，城市人口的快速的增加，城市生活垃圾的产量也在较大量的产生增加；二是垃圾组份复杂，其主要组成分为几大类，即可腐有机物、可燃有机物、无机物、不可燃物（如金属、陶瓷）等；三是地域性垃圾的热值差别大。它与这个城市地区主要的民用燃料、经济发展和生活水平有着密切关系。为此许多有一定经济实力的地方政府采用“无害化、减量化、资源化、垃圾焚烧炉+发电”的处理方法，取得了较好的社会和经济综合效益，使当地城市的生活垃圾的环境污染得到比较好的解决，并利用国家鼓励的相关政策，保证了垃圾处理企业有一定经济收益。国外垃圾焚烧处理技术起步较早，已发展了近百年，生活垃圾处理技术工艺和设备已较为成熟。目前国外普遍流行的焚烧方式主要有三种形式：层燃方式、流化悬浮燃烧方式和沸腾悬浮燃烧方式。用于垃圾焚烧处理的常见焚烧炉型有：机械炉排焚烧炉，热解焚烧炉，旋转窑焚烧炉和流化床焚烧炉等。从焚烧方式看循环流化床有很多优点，但在用于处理我国低热值城市生活垃圾时存在不少问题。如：入炉垃圾需要分拣；要求入炉垃圾热值较高；为了提高垃圾热值稳定焚烧，还需要添加一定比例（≮20%）的辅助燃料，因此在使用过程中是审慎采用地；旋转窑焚烧炉主要适宜处理危险废物，且容量较小，在城市垃圾的处理中应用不多；用热解气化炉来焚烧处理生活垃圾是一种新型的燃烧技术，它具有燃烧充分，热效率高，炉渣热灼量减少，烟气污染指标易控制等优点，但单炉处理能力受炉膛直径的限制而较难提高。目前使用较多，运行较为稳定，并得到国家推荐“垃圾焚烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术”。单炉处理容量最大的是机械式炉排炉，常用的有三菱-马丁炉排、滚筒炉排、西格斯炉排等，其最大特点是入炉垃圾不需分拣，适应中国目前高水分、低热值城市生活垃圾的现状。另外单炉日处理垃圾容量大是其他炉排无法可比的优势。目前在垃圾焚烧炉排炉方面主要是引进进口炉排和采用国产炉排两种方式，其中李坑一期的三菱－马丁炉排炉，重庆三峰集团引进的马丁炉排，深圳能源有限公司引进的西格斯炉排较为成功，国产炉排主要是在吸收和消化了国外先进炉排的技术基础上，结合中国的高水分、低热值的生活垃圾做了一定修改而设计，具有自主知识产权和专利技术的炉排炉。主要代表的生产厂家有浙江温州伟明集团，杭州新世纪能源环保工程有限公司等，且这类炉排炉在国内已经有相当一定的市场占有率，并且是较成功范例。经过长时间实践的运行检验，进口焚烧炉和国产炉排炉均存在一些设计或工艺上的不足。主要表现在：1、对热值低、水分高、成分复杂的中国城市垃圾适应性不好美国、日本等西欧发达国家，其经济水平和生活水平均较高，垃圾中的可燃烧的有机成分较高，且政府已经有了垃圾分类的法律、法规。国民素质也较高。生活垃圾经过分类收集，进入焚烧厂的成分相对简单，生活垃圾热值高（一般都在1600kcal／kg以上），水分含量低，这类的生活垃圾比较适合于各种类型的焚烧炉焚烧处理，设计师在设计焚烧炉时也大多是针对这样的生活垃圾热值高设计和制造的，实际运行焚烧处理效果较好。而在中国各地区，甚至是沿海发达城市所产生的垃圾中橱余垃圾多，热值低，水分高、灰分少，成分复杂，这样的垃圾实际与发达国家二十世纪七十年代左右的垃圾比较接近，我国城市垃圾热值通常在1000－1500kcal／kg左右，因此将二十世纪九十年代发达国家先进的焚烧炉直接引进处理中国城市生活垃圾，是不太不适宜的，有点水土不服。2、垃圾焚烧炉和余热锅炉的匹配问题众所周知：垃圾焚烧炉很重要的部件是炉排，目前我国焚烧炉排大多是进口的，而余热锅炉国内设计与制造都比较成熟。目前情况通常的做法是采用进口炉排和国产余热锅炉相配套。那么垃圾焚烧炉垃圾热值设计点选取与余热锅炉的设计的选取是个比较敏感的问题，怎样使垃圾焚烧炉与余热锅炉的最佳配置，是设计部门的一个关键问题。垃圾焚烧发电厂的原料是城市生活垃圾，城市生活的热值通常在1000－1500kcal／kg左右范围变化的，而不像燃料电厂在设计时，只考虑采用哪个地方的燃料煤，是有个相对固定燃料煤的的供应点，因此在燃煤电厂设计时的热值设计值是相对稳定的。垃圾焚烧发电厂在设计时，为了更好的注意到焚烧炉与余热锅炉配套问题，也要考虑到生活垃圾的热值随着生活水平的提高而变化，因此垃圾电厂在设计时要考虑垃圾热值不能太低又要考虑垃圾热值设计不能太高设计值，因此就有了MRC设计热值的问题。设计单位通常是根据经验估算今后5年当地人民生活水平发展大概的垃圾热值来作为设计点来设计。若设计点选取不合理，这样会造成焚烧炉和余热锅炉的不完全匹配。如垃圾设计热值点取的过高，当处理日前我国低位热值生活垃圾时，为了保证余热锅炉达到设计容量（出力），势必将加大垃圾处理量或添加其它辅助燃料才能保证炉膛温度在850℃以上并可保证烟气停留时间达到2秒钟以上，才可以达到垃圾焚烧炉与余热锅炉较好的匹配效果和国家环保排放要求，势必造成垃圾焚烧炉长期超负荷运行，且余热锅炉才能达到设计能力，这样对垃圾焚烧炉是非常不利的。如果垃圾热值设计点取得过低，为保证余热锅炉达到设计容量，确保炉膛温度在850℃以上且保证烟气停留时间达到2秒钟以上，焚烧炉势必会造成减少垃圾处理量，而垃圾焚烧炉长期处于低负荷运行，浪费了垃圾焚烧炉容量。作为有经验的焚烧炉和余热锅炉的设计商，通常采用的做法是估计当地生活垃圾十年后的垃圾热值（假设热值）作为MRC设计点。这样可以照顾到垃圾焚烧炉与余热锅炉配置问题，得到一个比较好的处理。3、进口设备吨垃圾投资成本高。据不完全统计，目前国内利用国外先进焚烧技术建造的焚烧厂普遍存在建设工程投资大，折合吨工程投资约55万元－75万元，引进技术与国内技术加上国内制造的设备吨工程投资通常在40万元左右。如引进进口设备建一座垃圾电厂基本上需要几个亿，除了部分发达城市能够承受外，许多地区目前还是无法接受，不论是政府投资还是采用BOT还是BOO的形式，都需要一笔不菲的投资，一般的中小城市的经济能力是无法承受的。国产设备虽然造价较适中，但由于目前刚刚处于起步阶段，部分工艺和设计需要不断完善和修正。有关关键零部件（炉排）加工和制造方面还是一时难以达到先进国家的工艺水准要求。所以当建一座垃圾电厂外部条件具备（项目可研和环境评价已经得到政府批准）的时候，投资方首先应考察各地同类型垃圾电厂，根据成功的例子,确定选择好适合我国低位热值和高水分的垃圾的炉型，然后根据当地的垃圾平均热值，合理的选择配套余热锅炉，此点至关重要，既要考虑目前垃圾热值较低情况下的正常运行，又要考虑随着当地经济水平的发展，人民生活水平提高后，垃圾热值也会相应提高的长远规划。当锅炉的额定蒸发量确定以后，就可以合理的匹配发电机组，更好的提高机组热效率。结束语：根据建设部、国家环境保护总局、科技部的“城建[2000]120号《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》6.2、垃圾焚烧目前宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其他炉型的焚烧炉。禁止使用不能达到控制标准的焚烧炉”。炉排炉经过10多年在南方数省实践运行表明城市生活垃圾处理实际效果显著，其环境监测结果均能达到国家环保排放指标，经过多次环保监测其结果表明，能比较好的满足环保排放指标的要求。在北方由于冬季的雨雪时间比较长（每年的11月中旬到次年的3月中下旬）多达到150天，冬季的雨雪天生活垃圾中含有大量的冰雪，那么垃圾的水分特别多，垃圾热值肯定是＜1000kcal／kg这个范围的,若采用我国专有的循环流化床垃圾焚烧炉我个人认为可能比较适应，因为这种焚烧炉可以添加辅助燃料达到20%，垃圾与燃料煤的混合燃料可以在炉内有个比较好的燃烧。但是这类焚烧炉是属于“审慎采用其他炉型的焚烧炉”。总之，垃圾焚烧发电在我国还处于一个起步不久的阶段，随着我国经济发展水平的不断提高以及面对资源日益紧缺的状况，垃圾处理和再生能源的综合再利用将是一个发展趋势。各地垃圾电厂的迅速增长也是必然的，不断完善垃圾焚烧发电厂设备的合理选型及其配套设施是一个新的课题