生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化發(fā)電處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1、生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展摘要：立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)是一種新型的生活垃圾處理技術(shù)，工藝機(jī)理先進(jìn)、環(huán)保性能突出、經(jīng)濟(jì)效益顯著。泰來環(huán)保通過近10年的投入，使本技術(shù)在工程項(xiàng)目中成功獲得運(yùn)用，在突破小噸位規(guī)模生活垃圾處理發(fā)電規(guī)模限制的同時，也成為大中噸位規(guī)模生活垃圾綜合處理利用的上佳選擇。隨著我國生活垃圾處理事業(yè)的推進(jìn)，該技術(shù)將成為未來中小城鎮(zhèn)生活垃圾處理利用和大中型城市生活垃圾綜合處理項(xiàng)目的重要組成部分。關(guān)鍵詞：熱解氣化發(fā)電；生活垃圾；應(yīng)用與發(fā)展1立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)1.1 生活垃圾熱解氣化技術(shù)簡介采用熱解氣化技術(shù)對生活垃圾進(jìn)行無害化處理始于二十世紀(jì)九十年代初的

2、歐美等發(fā)達(dá)國家。實(shí)踐表明，采用熱解氣化技術(shù)處理生活垃圾具有更顯著的環(huán)境效益，目前世界上采用該技術(shù)處理生活垃圾的項(xiàng)目案列已有100多個，尤其是在一些歐洲和日本的熱解氣化技術(shù)裝備已有近20年的商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。生活垃圾熱解氣化處理指將生活垃圾在無氧或缺氧條件下受熱力分解產(chǎn)生（氫氣、一氧化碳、烷姓類）可燃?xì)怏w、有機(jī)液體（有機(jī)酸、焦油）和炭黑等物質(zhì)的過程。據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，生活垃圾的主要反應(yīng)溫度區(qū)是間250650Co*除吩7(>砂豺40'初20-1|?求訪一溫度附間砂5050>3p<0圖1熱解TG、DTG曲線1.2 生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電處理技術(shù)生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電

3、處理技術(shù)是由泰來環(huán)保自主研發(fā)的生活垃圾處理技術(shù)，其核心是進(jìn)行生活垃圾的熱解氣化處理、并對生活垃圾中蘊(yùn)含的熱能進(jìn)行發(fā)電資源化利用。立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化裝備的結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化裝備結(jié)構(gòu)示意圖1 .雙輾加料裝置；2.旋轉(zhuǎn)爐體（一燃室）；3.旋轉(zhuǎn)爐排；4.出渣機(jī)；5.二燃室立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化裝備主要由一燃室和二燃室組成。一燃室內(nèi)各功能區(qū)間自上到下依次為空層、干燥層、熱解層、燃燒層、燃燼層、冷卻層和排渣層。生活垃圾進(jìn)入一燃室后，通過干燥、熱解氣化，可將生活垃圾熱解為一氧化碳、氣態(tài)燒類等可燃?xì)怏w，并與一燃室的煙氣混合形成可燃混合煙氣后進(jìn)入二燃室補(bǔ)入二次供風(fēng)進(jìn)一步行充分燃燒，并釋放大量的熱能，其

4、燃燒溫度可達(dá)12000一燃室內(nèi)熱解氣化后的殘留物受一燃室供風(fēng)（有機(jī)液體、炭黑）繼續(xù)進(jìn)行燃燒，燃燒溫度可達(dá)到1100C。燃盡后殘渣受爐底一次供風(fēng)冷卻，再經(jīng)爐排的機(jī)械擠壓、破碎成100mm以下的塊狀物排出至一燃室爐底的水封槽內(nèi)，最后通過出渣系統(tǒng)排出?？扇蓟旌蠠煔庠诙际覂?nèi)燃燒釋放的熱能多、溫度高、熱量集中，特別適合發(fā)電資源化資源化利用。泰來環(huán)保積極探索生活垃圾熱解氣化處理余熱利用方式，先后引進(jìn)斯特林發(fā)電技術(shù)、螺桿膨脹機(jī)發(fā)電技術(shù)、小型高速汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù)、與熱解氣化技術(shù)裝備相結(jié)合，滿足項(xiàng)目廠區(qū)供電自給自足，也能給附近社區(qū)供電熱，也可成為國家分布式可再生能源的組成部分。2工藝流程簡介生活垃圾熱解氣化-發(fā)

5、電處理項(xiàng)目主要系統(tǒng)構(gòu)成(以小型高速汽輪發(fā)電項(xiàng)目為例)包括：接收與進(jìn)料系統(tǒng)、熱解氣化系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、尾氣凈化系統(tǒng)、灰渣收集系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等，如圖3所示圖3工藝流程圖化水處理煙囪排放生活垃圾由收集車送至廠區(qū)，并卸入垃圾貯坑。熱解氣化所需的一次風(fēng)、二次風(fēng)從垃圾貯坑內(nèi)抽取，使其呈負(fù)壓狀態(tài)，可防止坑內(nèi)臭氣外逸。貯坑內(nèi)生活垃圾由行車抓斗吊入步進(jìn)式給料機(jī)后均衡水平地推入一燃室垂直料倉內(nèi)，經(jīng)雙輾加料裝置送至一燃室進(jìn)行熱解氣化。熱解氣化燃盡后的殘渣經(jīng)一燃室爐排的機(jī)械擠壓、破碎成排出至一燃室爐底的水封槽內(nèi)。熱解氣化產(chǎn)生可燃混合煙氣進(jìn)入二燃室經(jīng)二次風(fēng)補(bǔ)氧后充分燃燒，溫度控制在950C1100C,停

6、留時間大于2s,并促進(jìn)二嗯英的快速分解。燃燒后的高溫?zé)煔鈩t流經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)行熱能回收，同時余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽可用于高速汽輪機(jī)發(fā)電，最終實(shí)現(xiàn)生活垃圾熱解氣化-發(fā)電處理。經(jīng)余熱吸收后的煙氣溫度降到220c左右，再依次流經(jīng)脫酸塔、布袋除塵器進(jìn)行煙氣凈化，使煙氣的排放達(dá)到生活垃圾污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2014)后進(jìn)行排放。3技術(shù)優(yōu)勢與案例3.1 設(shè)備運(yùn)行熱值適應(yīng)范圍采用立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)處理生活垃的適應(yīng)范圍較廣，既能處理熱值高的生活垃圾，例如塑料、廢紙、纖維等含量較高垃圾，也能處理熱值低的垃圾，例如水分、灰渣、不燃物含量較高的生活垃圾。據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)計，入爐生活垃圾熱值>1100K

7、cal/kg,就能依靠自身熱解氣化釋放的熱能進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行且二燃室溫度>850C,無需添加任何輔助燃料。連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行與國內(nèi)外傳統(tǒng)熱解氣化技術(shù)不同，泰來環(huán)保的立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)克服了熱解氣化技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了生活垃圾熱解氣化-發(fā)電處理連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，年正常生產(chǎn)情況下設(shè)備有效運(yùn)行時間8000h。該技術(shù)采用特殊的立式旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用爐體與爐篦的相對轉(zhuǎn)動克服了立式爐進(jìn)料均勻性和連續(xù)排渣兩大技術(shù)難題，保持了運(yùn)行工況的相對穩(wěn)定，使進(jìn)、出料可控爐。同時，該技術(shù)一燃室內(nèi)各反應(yīng)層的溫度設(shè)計與底部供風(fēng)設(shè)計，保障了旋轉(zhuǎn)爐排工作在低溫區(qū)域，避免了高溫對爐排的熱影響，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性的同時，也延長

8、了設(shè)備的使用壽命。能耗采用立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)處理生活垃，完全依靠生活垃圾自身熱解氣化產(chǎn)生的熱能進(jìn)行連續(xù)熱解氣化反應(yīng)，無需再消耗其它任何形式的輔助反應(yīng)能源。核心設(shè)備立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)的電力消耗也很少。以山西某地100t/d熱解氣化設(shè)備為例，該設(shè)備總功率配置約75kw,折合噸生活垃圾處理耗電量約18kwh。3.2 發(fā)電優(yōu)勢采用立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)突破了生活垃圾電廠項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模對于垃圾處理發(fā)電利用的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了生活垃圾熱解氣化處理與發(fā)電資源化利用。以伊朗德黑蘭生活垃圾發(fā)電項(xiàng)目為例：項(xiàng)目采用熱解氣化技術(shù)為核心工藝，設(shè)計日處理生活垃圾能力200t/d,配置2*100t/d立式旋轉(zhuǎn)熱

9、解氣化生活垃圾熱解氣化生產(chǎn)線，余熱鍋爐額定產(chǎn)氣能力(2.5Mpa,400C)2*8.8t/h,與一套3MW汽輪發(fā)電機(jī)組。通過2016整年度的運(yùn)行證明：立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)處理生活垃圾切實(shí)可行，發(fā)電資源化利用效率高，且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)年度噸生活垃圾平均發(fā)電能力321kwh,實(shí)現(xiàn)年度噸生活垃圾發(fā)電上網(wǎng)258kwh。詳細(xì)如表1所示。350.00300.00250.00200.00150.00100.0050.000.00表1伊朗德黑蘭生活垃圾發(fā)電項(xiàng)目電量統(tǒng)計表噸垃圾發(fā)電量T噸垃圾上網(wǎng)電量1234567891011123.3 排放優(yōu)勢煙氣處理與排放采用立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)處理生活垃

10、圾，煙氣中原始產(chǎn)生的污染物質(zhì)濃度較低，采用常規(guī)煙氣處理技術(shù)“半干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵”可達(dá)到生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2014),甚至達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。例如由于二燃室燃燒溫度高(溫度控制在950c1100C,停留時間大于2s),可有效分解并控制二嗯英類物質(zhì)的產(chǎn)生。例如由于熱解氣化采用類似于低氮燃燒的技術(shù)特點(diǎn)，原始產(chǎn)生的NOx濃度較低，不需要進(jìn)行SCR或SNCR處理，即可達(dá)到國家控制排放標(biāo)準(zhǔn)，且排放濃度低于200mg/Nm3。如表2所示，反映了國家監(jiān)測中心對浙江某項(xiàng)目350t/d立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)生產(chǎn)線的煙氣排放指標(biāo)，數(shù)據(jù)表明該監(jiān)測結(jié)果達(dá)到同類項(xiàng)目先進(jìn)水平。表

11、2大氣污染物排放限值廳P項(xiàng)目單位數(shù)值含義實(shí)測值GB18485-2014歐盟20001煙塵一/一3mg/m測定均值3.65.520102煙氣黑度林格曼級測定均值<11級-3一氧化碳3mg/m24小時均值4.812.480504氮氧化物一/一3mg/m24小時均值55-692502005二氧化硫一/一3mg/m24小時均值1.82.980506氯化氫一/一3mg/m24小時均值1.52.750107汞3mg/m測定均值0.00880.050.058鎘3mg/m測定均值ND0.10.059鉛3mg/m測定均值ND1.00.510二嗯英類3ngTEQ/m3測定均值0.0160.10.1注：本表規(guī)

12、定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)限值均以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下含11%的氧氣的干煙氣為考值換算。飛灰排放采用立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)處理生活垃圾，生活垃圾的處理過程屬“靜態(tài)處理”，未發(fā)生劇烈（流化）擾動、或?qū)ι罾M(jìn)行推動/翻轉(zhuǎn)，煙氣中原始產(chǎn)生的煙塵/飛灰較低。據(jù)現(xiàn)有項(xiàng)目監(jiān)測統(tǒng)計可知，立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的飛灰量遠(yuǎn)低于流化床技術(shù)與爐排爐技術(shù)，環(huán)保優(yōu)勢顯著，如表3所示。表3煙氣中煙塵濃度與飛灰排放量比較比較項(xiàng)目爐排爐流化床熱解氣化煙塵原始產(chǎn)生濃度3mg/Nm600080001500020000<3000飛灰排放量約占入爐垃圾量35%約占入爐垃圾量1015%約占入爐垃圾量1%4推廣與發(fā)展4.1 中小城鎮(zhèn)生

13、活垃圾處理利用自2005年第一套立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電設(shè)備2*100t/d生產(chǎn)線研制并成功應(yīng)用于濟(jì)南市濟(jì)陽縣生活垃圾處置項(xiàng)目，至今已穩(wěn)定運(yùn)行近十余年。在對生活垃圾進(jìn)行無害化處理的同時，還通過余熱利用方式實(shí)現(xiàn)資源化回收，將產(chǎn)生的電能/蒸汽供應(yīng)給周邊廠區(qū)和居民使用。通過10年的發(fā)展與完善，2015年擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的生活垃圾熱解氣化-發(fā)電裝備在伊朗德黑蘭2*100t/d+3MW生活垃圾發(fā)電項(xiàng)目中正式投產(chǎn)，為該技術(shù)裝備在國內(nèi)外生活垃圾處理項(xiàng)目熱解氣化-發(fā)電裝備的推廣提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。長期以來由于受地域條件、處理規(guī)模、工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等因素的制約，我國中小城鎮(zhèn)、海島地區(qū)的生活垃圾處理存在著分類不明確、

14、處理不及時、處置技術(shù)落后等問題，出現(xiàn)了垃圾圍城”、隨意傾倒的亂象，因此中小規(guī)模生活垃圾處置技術(shù)與裝備的發(fā)展是市場提出的必然要求?！笆濉逼陂g，我國的生活垃圾焚燒處理將進(jìn)一步推廣，中小型生活垃圾處理項(xiàng)目是其中的重要組成部分。生活垃圾熱解氣化-發(fā)電技術(shù)的研發(fā)，填補(bǔ)了中小規(guī)模生活垃圾處置技術(shù)空白，加之發(fā)電資源化利用帶來的經(jīng)濟(jì)效益、資源化效益，為我國中小城鎮(zhèn)、海島地區(qū)的生活垃圾處理提供了切實(shí)、有效的方法。4.2 城市生活垃圾綜合處理伴隨生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)還可與垃圾綜合處理技術(shù)相結(jié)合。本技術(shù)在山西的洪洞、襄垣生活垃圾綜合處理項(xiàng)目，金隅集團(tuán)水泥窯協(xié)同處理生活垃圾項(xiàng)目中得到應(yīng)

15、用與發(fā)展。采用綜合處理技術(shù)對城市生活垃圾（特別是大中型城市）進(jìn)行針對性處理是國外生活垃圾發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的主要方式，可減輕大中型城市生活垃圾焚燒處理負(fù)擔(dān)，并提高生活垃圾循環(huán)利用的價值。這也是未來我國生活垃圾處理事業(yè)發(fā)展的必然方向。例如，2016年河南某市2000t/d垃圾綜合處理項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)劃，決定采用生活垃圾熱解氣發(fā)-發(fā)電技術(shù)為項(xiàng)目核心工藝，屆時生活垃圾中的不燃灰土成分將作為原料用于制磚，有機(jī)組份將作為養(yǎng)料腐熟制肥，玻璃、塑料、纖維等物質(zhì)將得到分揀用于再生產(chǎn)，最終進(jìn)行熱解氣化焚燒處理的生活垃圾大大減少。與單一的焚燒處理技術(shù)相比，采用綜合處理技術(shù)，該項(xiàng)目的資源化利用方式、資源化利用效率、遠(yuǎn)期的環(huán)境保護(hù)效益都得到了顯著的提高。因此，以生活垃圾立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電技術(shù)為核心工藝之一的垃圾綜合處理項(xiàng)目，也將為大中型城市大規(guī)模、超大規(guī)模生活垃圾焚燒電廠的建設(shè)供新的思路。5結(jié)論1）立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化-發(fā)電生活垃圾處理技