城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術的研究及應用

城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術的研究及應用摘要：基于我國城市生活垃圾多水分、低熱值的特點，某市城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目，采納新型“順推干燥+逆推燃燒燃盡”結構的復合式機械爐排爐。運用“SNCR脫硝+半干法脫酸+消石灰干粉噴射+活性炭噴射裝置+布袋除塵器”煙氣凈化系統(tǒng)處理、爐渣有效利用+飛灰采納穩(wěn)定劑+水泥固化/穩(wěn)定化的灰渣處理系統(tǒng)，“預處理+混凝沉淀+厭氧+外置式MBR（膜生物反應器）+NF（納濾）/RO（反滲透）”滲濾液處理系統(tǒng)，解決了焚燒發(fā)電產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢水問題。關鍵詞：生活垃圾；垃圾焚燒發(fā)電；機械爐排爐；煙氣凈化引言隨著城市人口日益增加，生活垃圾逐年上升。生活垃圾帶來的環(huán)境污染日趨嚴峻。2016年10月國家能源局印發(fā)《生物質(zhì)能進展“十三五”規(guī)劃》指出：在人口密集、具備條件的大中城市穩(wěn)步推動生活垃圾焚燒發(fā)電項目建設。鼓舞建設垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)項目。加快應用現(xiàn)代垃圾焚燒處理及污染防治技術，提高垃圾焚燒發(fā)電環(huán)保水平。到2020年，生物質(zhì)能基本實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；?。城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電750萬千瓦。2016年12月，國家進展和改革委員會、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設施建設規(guī)劃》指出：到2020年底，設市城市生活垃圾焚燒處理力量占無害化處理總力量的50%以上，其中東部地區(qū)達60%以上。生活垃圾焚燒發(fā)電是目前國內(nèi)外實現(xiàn)生活垃圾“無害化、減量化、資源化”的重要途徑。1、工程概況某城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠項目采納爐排爐焚燒技術，設計生活垃圾總處理規(guī)模為1500t/d。一期規(guī)模為1000t/d，平均年處理生活垃圾45.34萬t，建設兩條2×500t/d的生活垃圾焚燒線及余熱鍋爐+1×18MW凝汽式汽輪發(fā)電機組。機、爐的參數(shù)選定為中溫、中壓（鍋爐4.0MPa、400°C；汽機3.83MPa、395°C）。預留1×500t/d的生活垃圾焚燒線及配套系統(tǒng)擴建場地。工程年處理原生垃圾36.5萬t，年發(fā)電量約為9.77×107kW·h。項目由主體工程（包括焚燒爐、余熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、主廠房）、公用工程（包括供水、排水、電力等系統(tǒng)）、幫助工程（包括燃油設施、壓縮空氣系統(tǒng)、化學水系統(tǒng)、垃圾貯存系統(tǒng)、門衛(wèi)室）、環(huán)保工程（包括煙氣凈化系統(tǒng)、爐渣處理系統(tǒng)、飛灰處理系統(tǒng)、滲透液處理系統(tǒng)等）組成。2、工藝系統(tǒng)該項目采納爐排焚燒，焚燒工藝分為八大系統(tǒng)：垃圾接收儲存與輸送系統(tǒng)、垃圾焚燒系統(tǒng)、熱能利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、爐渣處理系統(tǒng)、飛灰處理系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。垃圾車經(jīng)地磅秤稱重后進入垃圾卸料平臺，卸入垃圾貯坑。封閉式的垃圾貯坑正常運行時為負壓，以確保坑內(nèi)臭氣不外逸。垃圾在垃圾貯坑內(nèi)存放發(fā)酵后，通過垃圾吊車抓斗進入焚燒爐給料斗，經(jīng)溜槽進入焚燒爐內(nèi)燃燒。垃圾燃燒的助燃空氣一次風取自垃圾貯坑，經(jīng)蒸氣空氣預熱器加熱后送入爐內(nèi)。二次風（從鍋爐房上部吸?。┘訅汉筮M入爐膛，使爐膛煙氣產(chǎn)生劇烈湍流，用于消退化學不完全燃燒損失，有利于飛灰顆粒的燃盡。焚燒爐的點火燃燒器供點火升溫用。當垃圾熱值偏低、水分較高，爐膛出口煙氣溫度不能維持在850°C以上時，為保證爐溫，用柴油作為幫助燃料，啟動幫助燃燒器。垃圾在爐排上通過干燥、燃燒、燃盡三個區(qū)域，充分燃燒，灰渣進入出渣機，爐渣送入灰渣貯坑，裝車外運進行綜合利用，不能利用部分送入填埋場處理。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱能產(chǎn)生蒸氣供汽輪發(fā)電機組發(fā)電。煙氣冷卻后進入煙氣凈化系統(tǒng)處理后通過煙囪排放至大氣。飛灰集中到灰?guī)欤?jīng)離子礦化穩(wěn)定固化后至填埋場處理。垃圾滲濾液入滲濾液收集和處理系統(tǒng)，處理達標后回用。3、技術特點該項目一期兩條2×500t/d的生活垃圾焚燒線路焚燒爐采納機械爐排技術。該焚燒爐是在我國多年垃圾焚燒爐運行閱歷的基礎上，結合國內(nèi)垃圾多水分、低熱值的特點，對國外焚燒爐進行優(yōu)化自主研發(fā)的新型焚燒爐。針對垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣、廢渣、飛灰、滲濾液等污染物，采納先進、科技、環(huán)保的技術處理工藝。煙氣凈化采納SNCR脫硝+半干式脫酸+干法活性炭噴射裝置+布袋除塵組合工藝。飛灰采納穩(wěn)定劑+水泥固化/穩(wěn)定化處理工藝，滲濾液處理采納除渣預處理+混凝沉淀+厭氧+外置式MBR（膜生物反應器）+NF（納濾）/RO（反滲透）組合處理工藝。3.1自主研發(fā)機械爐排焚燒爐焚燒爐是垃圾焚燒處理工藝的核心設備。國內(nèi)目前使用的焚燒爐主要有4種：機械式爐排爐、回轉式焚燒爐、流化床焚燒爐、靜態(tài)連續(xù)焚燒爐。機械爐排爐是目前世界上技術成熟、處理規(guī)模較大的生活垃圾焚燒爐。我國的生活垃圾、污泥、餐廚垃圾組成的復合型垃圾，高水分、低熱值、不分揀，對焚燒爐技術要求較高。該項目采納的焚燒爐是在國外焚燒爐設計的閱歷上，結合國內(nèi)生活垃圾的特點，自主研發(fā)的新型順推干燥+逆推燃燒燃盡結構的復合式機械爐排爐。爐排爐主要由進料裝置、推料裝置、順推爐排、逆推爐排、落渣灰斗、出渣機及液壓站組成。采納順推段干燥+逆推段燃燒、燃盡的結構設計。順推段烘干垃圾，各段之間存在落差，可使垃圾跌落散開；順推、逆推均為往復爐排，垃圾可有效地翻轉、攪拌，延長了垃圾在爐內(nèi)的停留時間，使垃圾燃燒更高效。熱灼減率≤2.6%。煙氣在爐膛內(nèi)溫度≥850°C的停留時間不少于2s，二噁英排放遠低于0.1ng/Nm3的歐盟排放標準，NOx排放濃度較傳統(tǒng)爐排爐降低30%以上。同時采納計算機軟件CFD對焚燒爐進行模擬分析，保證產(chǎn)品平安穩(wěn)定。燃燒掌握系統(tǒng)采納ACC技術，實現(xiàn)產(chǎn)品自動化掌握。3.2煙氣凈化系統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng)主要針對酸性氣體（HCl、HF、SOx、NOx）、二噁英、重金屬及顆粒物等進行掌握，其工藝設備主要由四部分組成：即NOx的去除、除NOx外的其他酸性氣體（以下簡稱為酸性氣體）脫除、二噁英的去除和顆粒物捕集，其中NOx的去除在鍋爐部位進行，其他在煙氣治理部分。另外，煙氣中有機物、重金屬等污染物在以上工藝治理過程中同時加以捕集。該項目煙氣凈化系統(tǒng)采納目前最成熟的半干式煙氣處理系統(tǒng)，工藝流程為：SNCR脫硝+半干法脫酸+消石灰干粉噴射+活性炭噴射裝置+布袋除塵器。煙氣凈化系統(tǒng)工藝流程見圖1。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101442443188.png”alt=“1.png”width=“428”height=“258”/煙氣凈化系統(tǒng)布置在每臺余熱鍋爐之后，依次是反應塔、布袋除塵器、引風機和煙囪。反應塔和布袋除塵器布置在室內(nèi)，引風機布置在室外。SNCR脫硝用于脫除煙氣中的NOx，脫除率為45%～55%。半干法脫酸脫除煙氣中HCl、HF、SOx等氣體。干粉噴射是對半干法脫酸的補充?；钚蕴繃娚溲b置用于吸附煙氣中的重金屬和二噁英。布袋除塵器捕獲粉塵的同時，還可以對附著粉塵進一步脫酸、吸附重金屬和二噁英。凈化達標后的煙氣，再經(jīng)引風機和煙囪排入大氣。3.3灰渣處理系統(tǒng)該項目灰渣處理系統(tǒng)包括：爐渣、爐排漏渣、反應塔排灰、鍋爐尾部煙道灰和除塵器收集的飛灰等。底渣和飛灰的處理以機械輸送方式為主，灰渣外運采納汽車運輸。鍋爐尾部煙道灰排入濕渣系統(tǒng)一起處理。該工程對爐渣和飛灰分別進行收集和處理。爐渣處理系統(tǒng)主要包括除渣機、渣坑、爐渣抓斗起重機、制磚機等設備。爐渣屬一般廢棄物，經(jīng)除渣機水冷后，外運至廠外制磚或做道路基材。飛灰處理系統(tǒng)主要包括飛灰輸送機、灰倉、混煉機、水泥倉、藥劑配送裝置、飛灰打包機等設備。飛灰屬危急廢棄物，采納穩(wěn)定劑+水泥固化/穩(wěn)定化的飛灰處理工藝，即水+水泥+螯合劑混合攪拌，養(yǎng)護并經(jīng)檢測合格后，再送填埋場或指定地點填埋。3.4滲濾液處理系統(tǒng)滲濾液處理系統(tǒng)主要設施、設備包括調(diào)整池、厭氧處理站、好氧生物膜處理裝置、超濾、納濾、反滲透裝置及其他幫助設施等。采納預處理+混凝沉淀+厭氧+外置式MBR（膜生物反應器）+NF（納濾）/RO（反滲透）組合系統(tǒng)。濃縮液量小于15%，出水水質(zhì)達到回用標準。污泥含水率75%后進入垃圾池，產(chǎn)水用于廠區(qū)生產(chǎn)和雜用水。濃縮液采納半干法脫酸制漿、飛灰穩(wěn)定化處理加濕，多余回噴焚燒爐。沼氣回焚燒爐焚燒。臭味氣體收集進垃圾池，一次風進焚燒爐高溫消解臭味。4、運行狀況該城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目于2016年12月竣工并投入試生產(chǎn)，工程的生產(chǎn)設備與環(huán)保設施運行正常。2016年11月、12月及2017年7月，對該項目的廢氣、廢水、噪聲進行了現(xiàn)場監(jiān)測（見下表）。工程排放的廢氣、鍋爐排水、循環(huán)冷卻水排水、噪聲各污染因子均符合國家相關環(huán)保標準限值要求，固體廢物得到妥當處置。該工程2018年2月通過省環(huán)保廳的竣工驗收。<imgsrc=“/UploadFiles/2020001/202011/Env/202011101442445529.png”alt=“2.png”width=“406”height=“258”/5、結論該城市生活垃圾焚燒發(fā)電項目，針對城市生活垃圾多水分、低熱值的特點，采納新型順推干燥+逆推燃燒燃盡結構的復合式機械爐排爐。焚燒產(chǎn)生的煙氣，采納SNCR脫硝+半干法脫酸+消石灰干粉噴射+活性炭噴射裝置+布袋除塵器組合煙氣凈化系統(tǒng)處理。爐渣經(jīng)除渣機水冷后，外運至廠外制磚或做道路基材。飛灰屬危