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固废处置与利用技术、产品及其在垃圾分类与无废理念下的新进展哈尔滨工业大学别如山内容提要•1、固废处置与利用技术、产品•2、垃圾分类条件下的垃圾焚烧处理新发展•3、无废理念下的垃圾、污泥处理新发展1、固废处置与利用技术、产品•固废处置技术：焚烧、气化+焚烧、气化+高温熔融•垃圾焚烧技术：炉排炉技术、荏原流化床、IHI流化床、循环流化床。问题：飞灰重金属及二恶英问题•飞灰处置技术：等离子熔融技术、旋风炉熔融技术•垃圾气化熔融技术：回转窑气化熔融炉、流化床气化熔融技术、高炉式超高温气化熔融技术垃圾围城现象日益严重2016年我国仅城市生活垃圾清运量即达2亿多吨，且每年按8%速度增长。未处理的存余垃圾侵占土地80多万亩，积存垃圾已形成垃圾围城，土壤、大气和水系的严重污染；我国垃圾产量大，每年按8%速度增长，严重污染环境，垃圾问题已引起社会的极大关注。水污染开放式焚烧垃圾围城大气污染土壤污染191412050017860垃圾焚烧处置在我国有重大需求垃圾焚烧具有减量化、无害化、资源化的特点；焚烧是处理垃圾的最终方式。“十二五”垃圾焚烧占31%“十三五”垃圾焚烧规划＞50%相当于新建日处理1000t的垃圾焚烧发电厂约350座我国垃圾焚烧量逐年增加：3.0%填埋66.0%焚烧31.0%3.0%填埋47.0%焚烧50.0%1.1炉排炉垃圾焚烧技术及产品炉排炉垃圾焚烧系统1.2中小型炉排垃圾焚烧炉160t/d立式马丁逆推炉排炉200t/d立式4阶梯顺推炉排炉维也纳日处理200吨马丁炉排垃圾焚烧炉维也纳200t/d垃圾焚烧厂1.3大型炉排垃圾焚烧炉卧式垃圾焚烧炉大型垃圾焚烧炉炉排类型City2000逆推炉排马丁逆推炉排垃圾处理量：500-850t/d顺推垃圾炉排及配风光大翻动结合加长末端炉排单元，提升燃烧效果焚烧炉的翻动炉排特别适合中国高水分垃圾的燃烧；末单元为加长单元，延长了停留时间，焚烧炉的热灼减率＜2%，低于国家标准热灼减率＜5%的要求。厂内组装一个标准单元光大率先大范围应用高参数垃圾发电技术垃圾焚烧发电厂普遍采用中温中压4MPa/400℃，发电效率21.85%。光大自主研发，采用中温超高压、中间再热、高转速汽机，蒸汽参数为13MPa/430℃/410℃，发电效率30.48%。烟气再循环技术，脱除20%以上的NOx抽取15~20%烟气量烟气再循环，实现脱硝率达20%以上。烟气再循环系统炉排炉垃圾飞灰(危废)化学组成1.4流化床焚烧炉•日本荏原双漩涡流化床垃圾焚烧炉•日本IHI管式布风流化床垃圾焚烧炉•循环流化床垃圾焚烧炉流化床垃圾焚烧技术日本荏原双旋涡流化床垃圾焚烧炉单位工况1工况2工况3工况4工况5工况焚烧炉膛出口温度]879900895911902余热炉出口温度]253256260257257布袋除尘器出口温度]164164164159161烟气中的氧浓度]11.59.911.09.210.0排烟出口CO浓度mg/Nm3]5035194121余热炉出口二恶英浓度[ng-TEQ/Nm3]3.03.12.63.51.8布袋除尘器出口二恶英浓度[ng-TEQ/Nm3]0.08*0.170.660.590.17*0.013脱硝装置出口二恶英浓度[ng-TEQ/Nm3]0.0350.0470.00060.0014流化床焚烧炉尾气中二恶英浓度的实测结果注：烟气中氧浓度为12％，*表示在布袋除尘器前喷活性炭哈尔滨日处理200t垃圾焚烧炉采样点灰中重金属测量结果污染物流化床底渣余热锅炉省煤器冷却塔布袋除尘器CdND13NDND15.507*CrND471012181425414Cu1298240376039603901HgNDNDNDND3.083*Mn39152802ND11333686NiND769NDND17PbND360ND2169870*Zn899012730158901137015210Cl553625669299103006071519mg/kg底灰余热锅炉省煤器冷却塔布袋除尘器012345678灰渣中Cl质量百分比，％取样位置灰中Cl的含量1.5国产循环流化床垃圾焚烧炉国产循环流化床垃圾焚烧炉存在问题•1、CO排放严重超标，标准：80mg/m3;•2、飞灰量是炉排炉的5倍，飞灰（危废）处置成本大幅增加，导致流化床焚烧炉逐步被改造为炉排炉。•3、排渣不畅，平均45天停炉清理一次。流化床垃圾焚烧炉改进(1)等离子熔融炉(2)旋风熔融炉1.6垃圾飞灰高温熔融二恶英零排放技术国内垃圾焚烧飞灰处理现状飞灰处置方法目前我国城市生活垃圾焚烧厂已达500余家。目前我国城市生活垃圾焚烧总处理量达到13000万吨/年，焚烧飞灰量达到600万吨。飞灰中含有大量的重金属（Pb、Cd、Hg等）和二恶英，属危险废物。如果处理不善，将严重威胁人们的生存安全。目前国际上比较安全的垃圾焚烧飞灰处理方法有4种：（1）熔融处理→再生利用，（2）水泥混凝固化处理→填埋，（3）螯合剂处理→填埋，（4）水泥窑协同处理。日本从20世纪80年代开始，由政府主导进行飞灰熔融技术开发计划，目前已经成为应用熔融法处理焚烧飞灰最广泛的国家之一。目前按螯合剂+水泥固化处理方案，每吨飞灰处理费达680元；水泥窑协同处理，吨飞灰处置成本1580元，实际收费4000-8000元。发达国家推崇将飞灰熔融处理后再生利用，因为经飞灰高温熔融处理后可作为水泥原料、玻璃岩棉或微晶材料，变废为宝。能够分解飞灰中99.9%以上的二噁英，达到二噁英零排放和废物循环利用的目的。国内现状1.6.1飞灰等离子熔融炉特点：、投资大，电耗高，耐火材料腐蚀重，寿命低；2、NOx排放浓度高达3000mg/m、产生盐酸（浓度15%）。垃圾焚烧飞灰熔融炉系统示意图1.6.2哈工大提出的解决方案：旋风炉飞灰高温熔融处理及再生利用新技术75t/h旋风炉飞灰高温熔融工业试验结果二恶英检测结果:•原始飞灰中二噁英含量：375-400ng-TEQ/kg；•飞灰经高温熔融后，急冷熔渣中二噁英的含量为2～3ng-TEQ/kg；•尾气二噁英含量为0.033ng-TEQ/m3；•除尘器捕集飞灰二噁英含量：23～26ng-TEQ/kg。日处理100吨飞灰燃料处理成本比较燃料轻油天然气煤飞灰处理量100t100t100t燃料热值10000Kcal/kg8500Kcal/m36000Kcal/kg燃料消耗量11375kg/d13380m3/d135t/d单价6100元/t4.0元/m3650元/t燃料成本69388元53520元87750元生产蒸汽量5t/h5t/h45t/h每小时发电量1000KW.h1000KW.h8500KW.h每天发电量24000KW.h24000KW.h20.4万KW.h上网电价0.365元/KW.h0.365元/KW.h0.365KW.h每天上网电费87608760元74460元×0.9=67014元每天飞灰处理费69388-8760=60628元53520-8760=44760元87750-67014=13986元每吨飞灰处理费606元/t448元/t230元/t多级预热效果:•充分利用烟气的高温显热，将飞灰预热至900-1000度，减少25%的辅助燃料；•飞灰中20%以上的重金属氯盐挥发至气相中，相当于飞灰热洗选，比飞灰水洗有优势；•绝大部分氯盐进入烟气中，减轻熔融炉耐材熔融氯盐腐蚀。多级旋风预热飞灰高温熔融技术1.7垃圾气化熔融炉•回转窑气化熔融焚烧炉-第二代垃圾焚烧炉•流化床气化熔融炉-第二代垃圾焚烧炉•高炉式垃圾气化熔融炉-第三代垃圾焚烧炉1.7.1回转窑垃圾气化熔融处理1.7.2荏原式流化床气化熔融炉1.7.3哈工大提出的垃圾气化熔融炉特点：1、荏原式垃圾气化炉后接旋风炉液态排渣炉；2、要求垃圾分类，热值大于2200Kcal/kg；3、二燃室温度不足时补充辅助燃料。1.7.4超高温热解气化熔融炉技术超高温热解气化技术被称为第三代固体废弃物处理技术，固体废弃物在超高温热解气化熔融反应器中，完全转变成合成气和可回收的固体物质。超高温热解气化熔融工艺基于高炉原理发展而来，由于氧的供给受到严格控制（反应炉过量空气系数一般为），即固体废弃物在反应器中处于还原气氛下，氧化物与碳发生还原反应。在超高温和较长的停留时间条件下，固体废弃物中所含的诸如二恶英和呋喃等污染物完全裂变成了无害或有用的化合物，并不像其它焚烧技术那样产生有毒有害气体以及再组合。超高温热解气化熔融反应器是一种常压下的固定床直立热解气化反应炉。按照移动床的原理工作，采用分级送氧方式和液态排渣（熔融渣）方式。超高温热解气化熔融炉炉内8道工艺程序：1.干燥2.热分解3.气化4.氧化5.还原6.吸收7.氧化8.熔化超高温熔融气化炉的实践20世纪90年代开始美国、德国、日本等国相继开展超高温熔融气化炉的研究与应用，日本技术的实用化水平最高。超高温热解气化熔融炉超高温热解气化熔融与常规焚烧技术比较表超高温热解气化技术烟气有害物含量表2、垃圾分类条件下的新发展•垃圾分类有利于垃圾焚烧，通过垃圾分类：1、废弃物—资源化循环再利用；发达国家回收利用率平均为20%-30%。2、减少垃圾处理量；3、降低焚烧处置难度；4、减少污染物排放。2.1垃圾分类势在必行2.2垃圾分类后焚烧设备发展趋势、垃圾分类下：分类前：1000-1500大卡，分类后1800-2200大卡（国外2200-2600大卡），没有餐厨垃圾，渗滤液大幅减少，甚至没有渗滤液；、现有垃圾焚烧炉改造：垃圾处理量减少，炉膛出口温度升高。增加炉膛受热面、增加过热器面积、增加省煤器；增加烟气再循环。、垃圾气化燃烧：流化床气化+二燃室控制NOx（荏原式）、层燃炉气化+二燃室控制NOx。、垃圾气化熔融技术：流化床气化+二燃室高温熔融二恶英零排放技术100t/h链条炉生物质气化+二燃室燃烧技术特点：NOx原始排放浓度达到200mg/m3，喷尿素后可望达到100mg/m3。3、无废理念下的新发展•何为无废城市?无废城市是一种先进的城市管理理念，重点在于持续推进固体废弃物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，提升城市固体废弃物减量化、资源化、无害化水平。•污泥干化焚烧技术：独立焚烧技术、混烧技术、耦合焚烧技术•上海、广州、苏州、无锡、佛山、沈阳等城市要求污泥零填埋、走干化焚烧路线。3.1目前国内污泥干化与焚烧模式•污泥干化采用桨叶干燥机、圆盘干化、薄层干化、流化床干化等间接干化；•采用鼓泡流化床焚烧炉+余热锅炉；•烟气净化采用炉内脱硫+SNCR+活性炭喷射+静电除尘+布袋除尘器+湿法脱硫。3.2污泥干化与焚烧工艺流程图哈工大研发的30t/d污泥（含水80%）干化焚烧工业示范特点：不设余热锅炉，采用过热蒸汽干燥污泥，能耗低，初投资低，运行成本低。地址：哈尔滨市龙江环保院内谢谢聆听！