凯天环保垃圾焚烧处置技术

垃圾围城，中国的城市危机2航天凯天环保技术研发中心垃圾焚烧发电基础知识技术交流二0一七年三月报告人：贺长江3目录垃圾焚烧发电净化垃圾焚烧炉垃圾焚烧发电工艺流程垃圾焚烧发展史生活垃圾产量及基本特性垃圾处理处置技术垃圾焚烧发电市场份额及工程实例41、生活垃圾概况城市经济发展，人民生活水平提高，城市生活垃圾已成为污染环境、影响人民生活的社会问题。1990年，全国城市垃圾总量6900万吨。1995年，全国城市垃圾总量达1亿吨。2005年，全国城市垃圾总量达1.6亿吨。2010年城市生活垃圾总量达2亿吨。2015年城市生活垃圾总量达3.2亿吨。每年以10%速度递增。目前全国垃圾历年堆存已达80多亿吨。占土地面积5亿平方米（合75万亩）垃圾长期堆放，污染环境、地下水和土壤。第一：生活垃圾产量及基本特性52、生活垃圾产生量与性质生活垃圾性质：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典型的生活垃圾元素与水分、灰分范围：62、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72、生活垃圾产生量与性质典型渗沥液水质8第二、垃圾处理处置技术目前，生活垃圾的基本处理方式有三种，即卫生填埋、焚烧（发电）和堆肥，三种方式各有优缺点和适用性，详见下表：主要优点主要缺点适用性卫生填埋操作简单；运营费用低。占地面积大；恶臭污染较重；需要铺设大面积的防渗膜；需要处理填埋气和渗滤液；对地下水和土壤有威胁。人少地多的地区，比如我国中西部城市。部分城市禁止新建填埋场。焚烧发电占地面积小；无害化较彻底；减量化效果显著（体积减小95%，重量减少75%）；垃圾资源化利用。投资大；产生二恶英；对垃圾热值要求较高。人多地少的地区，比如我国东中部城市。堆肥资源化效果显著。对垃圾中有机质含量要求较高；肥料中重金属含量不好控制，可能污染农田土壤；肥料销售半径和竞争力有限。用的比较少，适用于肥料运输半径适中、销路有保障的地区。9第二、垃圾处理处置技术2001~2015垃圾处置技术市场变化情况10第二、垃圾处理处置技术垃圾处置技术市场份额对比截至2015年，全国设市城市和县城生活垃圾无害化处理能力达到75.8万吨/日，比2010年增加30.1万吨/日，生活垃圾无害化处理率达到90.2%，其中设市城市94.1%，县城79.0%，超额完成“十二五”规划确定的无害化处理率目标。11第二、垃圾处理处置技术垃圾到底该如何处置？发改委明确指出：到2020年底，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上，其中东部地区达到60%以上。能否达标排放？能否降耗增效？目前，已有部分城市如南京宁波禁止兴建填埋场，到2020年底直辖市、计划单列市、省会城市实现“零填埋”12第三：垃圾焚烧发展史1874年：英国，间歇式固定床垃圾焚烧炉1885年：美国，间歇式固定床垃圾焚烧炉1896年：德国，城市生活垃圾焚烧炉1898年：法国，城市生活垃圾焚烧炉1904年：瑞士，城市生活垃圾焚烧炉1931年：丹麦，丹麦（伟伦）建造了世界第一个垃圾焚烧发电厂……中国：20世纪中期，列为国家八五科技攻关1988年：深圳中国第一个建设城市生活垃圾焚烧炉的城市减量化→资源化→无害化13第四：垃圾焚烧发电工艺流程14第四：垃圾焚烧发电工艺流程15第五：垃圾焚烧炉目前国际上专门用于处理生活垃圾的焚烧炉设备大致可归纳为:1机械炉排焚烧炉2流化床焚烧炉3回转式焚烧炉4气化熔融焚烧炉5脉冲抛式炉排焚烧炉6CAO焚烧炉16第五：垃圾焚烧炉垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排（分为干燥区、燃烧区、燃尽区），由于炉排之间的交错运动，将垃圾向下方推动，使垃圾依次通过炉排上的各个区域（垃圾由一个区进入到另一区时，起到一个大翻身的作用），直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合；高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽，同时烟气也得到冷却，最后烟气经烟气处理装置处理后排出。1、炉排炉17机械炉排炉燃烧概念图垃圾焚烧过程：垃圾焚烧过程燃烧用空气：垃圾焚烧过程停留时间：干燥段入炉垃圾焚烧段燃烬段炉渣15%75%10%30min30min60min水蒸气火焰剩余氧气第五：垃圾焚烧炉1、炉排炉18第五：垃圾焚烧炉1、炉排炉几种形式19第五：垃圾焚烧炉1.1、逆动式往复炉排20第五：垃圾焚烧炉1.1、逆动式往复炉排技术来源：德国马丁炉排，(授权使用日本三菱,COVANTA；国内三峰卡万塔。)应用案例：深圳清水河、广州李坑一期、杭州滨江、澳门(300t/d)特点：活动炉排与固定炉排片以行为单位交错布置，按一定的斜度依次排列，这样，当炉排片上的垃圾在重力作用下向下移动的同时，垃圾料层下部受与重力方向相反的倾斜推力，使得一部分垃圾沿炉排表面相反方向移动，产生了向上运动，由此完成垃圾层的充分搅拌。垃圾的干燥、燃烧及后燃烧均在此炉床进行，一次空气由炉床底部经由炉条的空气槽从炉条两侧吹出。可动炉条由连杆及横梁组成，由液压传动装置驱动，其移动速度可调整，以配合各种燃烧条件，其搅拌垃圾可动炉条逆向移动，使得垃圾因重力而滑落，使垃圾层达到良好的揽拌，最后灰烬经由灰渣滚轮移送至排灰槽。德国马丁炉排技术是目前世界上应用最多的垃圾焚烧炉技术，在欧洲和日本等垃圾热值较高的地区应用较为广泛。21第五：垃圾焚烧炉1.1、逆动式往复炉排22第五：垃圾焚烧炉1.2、台阶式多级炉排23第五：垃圾焚烧炉1.2、台阶式多级炉排技术来源：新加坡吉宝西格斯(原比利时西格斯Seghers)应用案例：深圳南山(400t/d)、深圳盐田(400t/d)、深圳宝安(400t/d)、江苏常熟(350t/d)、江苏苏州(350t/d、500t/d)、江苏江阴(400t/d)、天津贯庄(500t/d)特点：比利时西格斯炉排为台阶式多级炉排，由固定式炉条、滑动式炉条和翻动式炉条的相互结合而成，并且可以各自单独控制。西格斯炉排由相同标准的元件组成，每一元件包括由刚性梁组成的下层机构，每片炉条的铸钢支撑和钢质炉条。每件标准炉排元件有六行炉条，分三种不同炉条按两套布置：固定式、水平滑动式和翻动式。下层机构的低层框架直接支撑固定炉条。全部炉条顶层表面形成一个带21度斜角的炉排倾斜面，全部元件皆按这个方式布置。滑动炉条推动垃圾层向炉排末端运动，而翻动炉条使垃圾变得膨松并充满空气。在炉条下面的燃烧风经过几个冷却鳍片和位于每片炉条前端的开口槽后离开炉条，并吹过下一炉排片的顶部。每一片炉条有燃烧风出口开口。从而保证整个炉排表面的空气分布均匀。24第五：垃圾焚烧炉1.2、台阶式多级炉排25第五：垃圾焚烧炉1.3、往复摇动式炉排26第五：垃圾焚烧炉1.3、SN往复摇动式炉排技术来源：日本田熊公司(Takuma,Japan)应用案例：天津双港（3×400）、北京高安屯（2×800）、江苏张家港（2×300）、江苏江阴（2×400）、江苏常州（2×400）特点：阶段往复摇动式炉排干燥、燃烧及后燃烧三段炉排均为倾斜床排，固定炉条及可动炉条以纵向交错排列。高压高速的一次空气由炉底的空气导管送人炉条底部，再由盒状炉条两侧的空气喷嘴吹出。可动炉条由炉条支架及连杆曲柄机构组成，由液压传动装置驱动，各炉排的可动炉条水平前后移动，使得垃圾因重力滑落，及切断垃圾，经过阶段落差使得垃圾产生混合搅拌。垃圾移动所需的力与垃圾自重及炉条的摩擦系数成正比，炉条的倾斜角愈大时，垃圾所需的移动力愈小，同时垃圾作用于炉条的反作用力也愈小。田熊炉排设置两个阶梯，采用足够的炉排面积，使垃圾在炉内翻滚并燃烧；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。因此，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27第五：垃圾焚烧炉1.3、往复摇动式炉排28第五：垃圾焚烧炉1.4、反复摇动式炉排29第五：垃圾焚烧炉1.4、反复摇动式炉排技术来源：日本日立造船公司(HitachiZosen)授权上海康恒应用案例：台中市-中国台湾，上海-浦发环境浦东项目特点：阶段反覆摇动式焚烧炉的每个炉排上都有固定炉条及可动炉条以纵向交错配置，可动炉条由连杆及棘齿组成，在可动炉条支架上水平方向作反覆运动，此种运动方式将剪力作用于垃圾层的前后及左右各方向，使得垃圾层能松动及均匀混合，并与火上空气充分接触。一次空气由炉排底部经由炉条两侧的缝隙吹出。在燃烧区的固定炉条上的炉条有切断刀刃装置，其功能为松动垃圾块、垃圾层及调整垃圾停留时间，使供给空气分布均匀，以及使二次空气的通道有自清作用，垃圾借此力量反覆翻搅及移动。30第五：垃圾焚烧炉1.4、反复摇动式炉排31第五：垃圾焚烧炉1.5、韦伦炉排炉32第五：垃圾焚烧炉1.5、韦伦炉排炉-顺推炉排技术来源：丹麦伟伦应用案例：广州李坑特点：整套炉排四个有落差的台阶状分段组成，向下分布依次为干燥段、燃烧段和燃烬段。每段由若干条状活动单元炉排和固定单元炉排组成。活动单元的炉排运动是由炉排梁前后运动产生。炉排片安装并填满炉排梁单元之间的空间1、炉排采用模块化设计，炉排向纵向和上升方向运动同时向前推送垃圾，非常适合连续高效地焚烧成分复杂的生活垃圾；2、针对负荷较大，温度较高运行条件的阶梯式炉排设计，能有效且稳定地运行，确保最少的停机维修次数；3、炉排列与列之间的错位移动可以产生纵向和向上运动，能有效搅动垃圾，保证新进和未燃垃圾暴露在燃烧空气中并进行加热；4、特殊的二次风布置能使燃烧产生的高温烟气对垃圾干燥区产生强烈的热辐射，以加快垃圾的干燥和点火过程。韦伦国内已授权于中科集团33第五：垃圾焚烧炉1.5、韦伦炉排炉34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。第五：垃圾焚烧炉1.6、超级往复炉排炉35第五：垃圾焚烧炉1.6、超级往复炉排炉36第五：垃圾焚烧炉1.7、滚筒式机械炉排炉37第五：垃圾焚烧炉1.8、主要国内机械炉排炉三峰卡万塔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38第五：垃圾焚烧炉1.8、主要国内机械炉排炉上海康恒/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。39第五：垃圾焚烧炉1.8、主要国内机械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