垃圾發(fā)電技術(shù)開發(fā)論文

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1前言

當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護(hù)已成為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在天天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進(jìn)行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。

城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，非凡是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時(shí)產(chǎn)生的一些有害氣體

造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實(shí)現(xiàn)了能源的綜合利用。

2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析

城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺(tái)設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。

我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在還處于探究開發(fā)階段。現(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進(jìn)國外的設(shè)備和技術(shù)。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進(jìn)的是日本三菱重工生產(chǎn)的兩臺(tái)爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機(jī)組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺(tái)杭州鍋爐廠(引進(jìn)日本三菱重工技術(shù))制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機(jī)組。在上海、天津等城市也相繼和法國、澳大利亞等國家合作建設(shè)垃圾發(fā)電廠。引進(jìn)的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價(jià)格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時(shí)，為了保證鍋爐的正常燃燒，達(dá)到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運(yùn)行成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，達(dá)到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在探究開發(fā)的課題。

流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動(dòng)、混合，達(dá)到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國際領(lǐng)先水平。非凡是浙江大學(xué)熱能工程探究所多年來進(jìn)行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的探究開發(fā)和應(yīng)用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術(shù)焚燒垃圾的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面摘要：

a操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時(shí)進(jìn)行，無需復(fù)雜的調(diào)整，燃燒控制輕易，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)燃燒。

b設(shè)備壽命長。爐內(nèi)沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命長。

c可采用全面的防二次污染的辦法。對(duì)焚燒時(shí)產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。

d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強(qiáng)度和傳熱強(qiáng)度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應(yīng)于大型化發(fā)展。

e燃料適應(yīng)性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，非凡適應(yīng)于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特征。

因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復(fù)雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機(jī)物含量將大幅度下降，有機(jī)物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當(dāng)城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時(shí)，為保證供電或供熱，可將垃圾和輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。

目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術(shù)已應(yīng)用到商業(yè)化運(yùn)營的熱電項(xiàng)目上。1998年浙江大學(xué)熱能探究所和杭州錦江集團(tuán)將聯(lián)合開發(fā)的此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺(tái)35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺(tái)爐日處理垃圾150～250噸，同時(shí)補(bǔ)充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。

余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運(yùn)行十個(gè)月，運(yùn)行狀況良好。其運(yùn)行情況如下摘要：垃圾焚燒爐運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行；最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過一個(gè)月；平均每小時(shí)焚燒垃圾約7噸，最大量可達(dá)到11噸/小時(shí)；對(duì)垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應(yīng)性好。

通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術(shù)上已經(jīng)有了很大的突破，非凡是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地?zé)犭姀S循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運(yùn)行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對(duì)垃圾流化床焚燒爐的推廣應(yīng)用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。

3方案的選擇

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)方案的確定，應(yīng)從本地的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合城市發(fā)展水平而定。國外的技術(shù)比較成熟，但設(shè)備的價(jià)格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個(gè)城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進(jìn)行改造，應(yīng)進(jìn)行可靠的分析和探究。筆者認(rèn)為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進(jìn)行改造將比新建一座更有利，分析如下摘要：

王云翠等摘要：開發(fā)垃圾發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展

熱電技術(shù)2000年第1期(總第65期)

a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結(jié)構(gòu)上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機(jī)組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益低下。

b熱電廠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，可以利用原有的生活辦公設(shè)施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設(shè)備，節(jié)省投資，見效快。同時(shí)，進(jìn)行改造也可以有兩個(gè)方案；一是在熱電廠廠地答應(yīng)的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機(jī)組，那樣機(jī)組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機(jī)組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進(jìn)行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機(jī)組，比較輕易操作，可以節(jié)省大量的投資，實(shí)施輕易，能起到事半功倍的效果。

臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)。現(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機(jī)組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機(jī)關(guān)賓館居民采暖供熱。現(xiàn)有的兩臺(tái)35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。假如把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理新問題，同時(shí)提高鍋爐的熱效率，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，對(duì)我廠經(jīng)濟(jì)效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進(jìn)行改造的方案。

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4鍋爐改造方案

4.1鍋爐本體改造

鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使?fàn)t下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風(fēng)室及布風(fēng)板、風(fēng)帽，阻力大大增加，原有風(fēng)機(jī)壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風(fēng)機(jī)。引風(fēng)機(jī)也需改型。在爐膛出口設(shè)置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆粒可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時(shí)間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。

4.2垃圾處理系統(tǒng)

生活垃圾由汽車運(yùn)至廠內(nèi)垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。

和現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有破碎機(jī)，單梁吊車。并設(shè)有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運(yùn)至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預(yù)處理系統(tǒng)一方面可打壞特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時(shí)也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復(fù)式給料機(jī)送入爐內(nèi)。

采用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進(jìn)行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。

4.3焚燒系統(tǒng)

因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時(shí)燃燒垃圾6～9噸。垃圾進(jìn)入焚燒爐后，和熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運(yùn)行。焚燒爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和煙氣停留時(shí)間分別為850℃和3秒左右，并保持強(qiáng)烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫?zé)煔鈴臓t膛出口至過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。

由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達(dá)到高效低污染焚燒的目的，用煤充當(dāng)輔助燃料。

點(diǎn)火采用床下自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)燃室進(jìn)入風(fēng)室，關(guān)入爐膛。

整個(gè)除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。

4.4熱工控制系統(tǒng)

焚燒爐采集了較全面的運(yùn)行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運(yùn)行調(diào)節(jié)、操作和檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示和記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠(yuǎn)控、報(bào)警等功能外，還配套垃圾預(yù)處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實(shí)時(shí)工業(yè)電視監(jiān)視。考慮到垃圾的臟臭等非凡性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運(yùn)行人員工作強(qiáng)度降低，提高了工作效率。

4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)

本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。

4.6環(huán)保辦法

垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保新問題的重要設(shè)施，對(duì)保護(hù)環(huán)境、減少污染起到了很大的功能。垃圾處理實(shí)現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護(hù)了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列辦法來解決產(chǎn)生的污染新問題。

4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風(fēng)，運(yùn)行燃燒脫臭；垃圾底部設(shè)有一廢液池，收集污水，當(dāng)達(dá)到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。

4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為850℃左右，煙氣停留時(shí)間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。

4.6.3采取較全面的防止二次污染的辦法，對(duì)焚燒時(shí)產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進(jìn)行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標(biāo)準(zhǔn)之下。為進(jìn)一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設(shè)備。

當(dāng)處理含硫或含氯高的垃圾時(shí)，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。

4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)，排出煙囪。整個(gè)系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。

5垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析

熱電廠現(xiàn)有的三臺(tái)35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達(dá)到600噸，配置一臺(tái)C12MW的汽輪發(fā)電機(jī)組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析如下摘要：

整個(gè)改造工程需要投資4800萬元左右；

銷售收入按設(shè)備的容量計(jì)算，銷售電、汽年收入約5360萬元；

年運(yùn)行費(fèi)用約4100萬元；

年銷售稅金及附加費(fèi)約350萬元；

年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；

項(xiàng)目投資回收期約5.5年；

總投資利率約18.8%；

總投資利稅率約26.2%；

該項(xiàng)目在財(cái)務(wù)上是可行的。

垃圾焚燒發(fā)電供熱項(xiàng)目是一項(xiàng)社會(huì)公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會(huì)效益。同時(shí)熱電廠通過技術(shù)改造，設(shè)備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，找到了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。

6結(jié)束語

6.1結(jié)論

6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。和填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時(shí)充分利用了再生能源，達(dá)到了對(duì)垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會(huì)效益顯著。

6.1.2城市生活垃圾焚燒技術(shù)已日漸成熟，已實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒爐設(shè)備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關(guān)部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項(xiàng)及設(shè)備訂貨。

6.1.3熱電廠的原有鍋爐設(shè)備非凡是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進(jìn)行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術(shù)水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的開拓之路。

6.2建議

城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個(gè)社會(huì)公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會(huì)環(huán)保效益，并且又是一個(gè)投資高，技術(shù)密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。它的發(fā)展需得到各級(jí)政府及有關(guān)行業(yè)的支持配合，國家應(yīng)加大力度，探究落實(shí)扶持政策，促進(jìn)該項(xiàng)目順利運(yùn)行。它應(yīng)該享受有關(guān)的優(yōu)惠政策。

6.2.1按照國家有關(guān)規(guī)定，該項(xiàng)目銀行應(yīng)優(yōu)先布置基本建設(shè)貸款，并給予一定比例的財(cái)政貼息。

6.2.2垃圾發(fā)電的電量應(yīng)全部上網(wǎng)，電力主管部門不布置該項(xiàng)目機(jī)組作調(diào)峰運(yùn)行。

6.2.3垃圾發(fā)電供熱機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行電價(jià)、供熱熱價(jià)在還款期內(nèi)應(yīng)實(shí)行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價(jià)原則。

6.2.4該項(xiàng)目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。

6.2.5科研單位、制造廠家對(duì)垃圾焚燒技術(shù)的開發(fā)探究應(yīng)盡快轉(zhuǎn)化為設(shè)備的商業(yè)化運(yùn)營，提高這一新技術(shù)的可操作性，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒設(shè)備的國產(chǎn)化，降低垃圾發(fā)電項(xiàng)目的工程造價(jià)，提高垃圾發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

6.2.6本著誰污染誰處理的原則，對(duì)垃圾產(chǎn)生單位和市民應(yīng)收取一定的垃圾處理費(fèi)，補(bǔ)貼給垃圾焚燒發(fā)電廠。