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1、废热回收锅炉 汽轮机 6 4固体废物焚烧热能的回收利用 垃圾进行焚烧处理产生大量的烟气 烟气温度可高达850 1000 含有大量的热能 将这些热能充分加以利用 可 实现 节能减排 生活垃圾焚烧产生的热能相当于可再 生能源 如果采用焚烧热电联产 在供暖季节主要用于供 热 在非供暖季节主要用于发电 不仅实现在对垃圾处理 中降低污染排放 还可有效解决资源短缺问题 现代化的焚烧厂通常都设有尾气冷却和废热回收系统 其 作用是 调节焚烧尾气温度 使其降温至220 300 以便进入 尾气净化系统 一般尾气净化处理设备能在300 以下的温 度范围内操作 因此 焚烧炉所排放的高温气体尾气调节 或操作不当 会降低
2、尾气处理设备的效率及寿命 回收废热 通过各种方式利用废热 可以获得经济收益 和环境效益 并有利于降低焚烧处理的费用 目前 中大 型垃圾焚烧厂几乎均设置有汽电共生系统 6 4 1 焚烧废气冷却方式 焚烧废气冷却方式有直接式和间接式两种 直接式冷却是利用传热介质直接与尾气接触以吸收热量 达到冷却和温度调节的目的 水具有较高的蒸发热 约 2500 kJ kg 是最常用的冷却介质 可以有效降低尾气温 度 且产生的水蒸气不会造成污染 空气的冷却效果差 大量使用还会增加尾气处理系统的负 担 因此很少单独使用 直接喷水冷却是常用的废气直接冷却方式之一 图6 10为 直接喷水废气冷却方式的工作示意图 其工作过
3、程为 冷 却水由水泵送入经过喷嘴喷进冷却塔内 与上升的烟气直 接接触 冷却水受到高温烟气形成水烟气 水烟气流入热 交换器与空气进行热交换 产生的热空气用作焚烧炉的助 燃空气 从而使废热得到再利用 烟气通过水冷塔后 温度可 从800 950 降到300 450 通过空气热交换器后 进一步降到200 300 之 间 该方式投资和运行成本 较低 系统运行也比较稳定 可靠 但热回收效率低 水 的消耗量大 间接冷却方式利用传热空气和水等 通过热交换设备 来 降低尾气温度和回收废热 其中废热锅炉换热冷却方式使 用最为广泛 废热锅炉 又称热回收锅炉 是利用燃烧尾气的废热为热 源产生蒸汽的一种设备 废热锅炉有
4、多种型式 图6 11所 示是双筒式废热回收锅炉 图6 11双筒式废热回收锅炉 焚烧炉产生的高温烟 气先经水冷壁冷却 然后进入锅炉的水管 群 与水管中的水进 行热交换 使水管中 的水蒸发而产生水蒸 汽 用其发电或作它 用 而废气达到冷却 的目的 废热锅炉换热冷却方式 既达到冷却尾气的目的 又实现 热能的回收 优点 传热传质效果好 废热回收效率高 设备体积小 安装费用低 对废气温度变化适应性强 并可耐受较高温 度 可生产蒸汽 供作它用 缺点 投资 运行和维护成本较高 此外尾气中的酸性气 体和粉尘会导致设备零部件的损坏 腐蚀 积垢等 使回 收效率降低 系统运行稳定性较差 一般地 中小型焚烧厂多采用批
5、式或半连续焚烧方式 产 生的热量较少 废热回收的规模经济效益较差 故大多采 用喷水直接冷却方式 而大型垃圾焚烧厂产热量大 具有 较好的规模经济效益 故大都采用废热锅炉冷却方式 6 4 2 废热回收利用方式 热回收方式的选择取决于废热利用途径和特点 工艺技术 以及经济因素等 垃圾焚烧所产生的废热有多种再利用方式 包括水冷却型 半废热回收型及全废热回收型三大类 焚烧产生的废热大多被转化成蒸汽热能 蒸汽再作它用 其主要利用途径有 厂内辅助设备自用 厂内发电 供应 附近工厂或医院的加热或消毒用 供应附近发电厂当作辅 助蒸汽 供应区域性暖气系统蒸汽使用 供应休闲福利设 施 发达国家焚烧废热利用方式 厂内
6、辅助设备自用 如焚烧厂所处理的垃圾含水率高 热值低 可利用蒸汽预 热助燃空气 使其自室温提升至150 200 更好的达到 燃烧效果 或用蒸汽将废气温度于排放前加热至约130 以避免因设置湿式洗烟装置而产生白烟现象 厂内发电 垃圾场产生的蒸汽还常被用以推动汽轮发电机发电 构成 汽电共生系统 产生的电力有10 20 作为厂内使用 其余则售予电力公司 供应附近工厂或医院的加热或消毒用 蒸汽还可用于厂区附近的工厂或医院 供其生产 生活 取暖或消毒设备使用 冷凝水则返送回焚烧厂循环使用 目前以美国采取此方法居多 供应附近发电厂当作辅助蒸汽 可将所产生的蒸汽送到附近发电厂 配合发电 但焚烧 厂产生的蒸汽条
7、件必须与发电厂的蒸汽条件相互一致 此方式也是以美国及欧洲地区采用较多 供应区域性暖气系统蒸汽使用 此种利用方式包括两种情况 一是将所产生的蒸汽经热 交换器 产生约80 120 的热水 然后进入区域性的暖 气或热水管路网中 另一种情况是直接将蒸汽输送到区 域性热能供应站 经该厂的热交换器 产生不同型式的 热能 以供应社区取暖 此种利用方式主要用于寒冷地 区 如欧 美地区 尤其对已设有供应热水管路系统 的地区 可直接并联操作 做为系统中的基本负载 供应休闲福利设施 通过管路供应厂区附近民众休闲福利设施中所需的蒸汽 或热水 例如温水游泳池 公共浴室及温室花房等 发达国家焚烧废热利用方式 目前 世界各
8、国越来越重视对焚烧废热的利用 各国国 情不同 废热的回收利用方式和途径也不一样 美国垃圾焚烧厂能源回收利用方式呈多元化 包括发电 取暖 供应蒸汽 海水淡化及烘干下水道污泥等 基 于垃圾热值较高 而且电力设备的操作管理便利 垃圾 焚烧厂内普遍设发电装置 并且采用发电量较高的凝结 式汽轮发电机 或与一般发电厂联合 供应发电所需蒸 汽 6 4 3 焚烧热能回收利用促进 节能减排 我国 十一五 规划纲要中提出的 节能减排 指的是减少 能源浪费和降低废气排放 生活垃圾焚烧处理除了对污染物的减排作用明显外 对温 室气体的减排效果也非常显著 垃圾焚烧过程中 生物质 如植物 秸秆 纸等 燃烧排放的二氧化碳并不
9、增加温 室气体排放 温室气体增加主要来自化石燃料的材料 如 废塑料 燃烧产生的二氧化碳和少量的二氧化氮 生活垃 圾焚烧处理减少温室气体排放主要体现在两个方面 一是 避免了由填埋气体 主要是甲烷 造成的温室气体 二是 通过焚烧余热替代化石燃料燃烧减少温室气体排放 不同 国家或地区填埋气体回收利用状况和能源结构不同 具体 替代当量系数也不同 按照我国生活垃圾成分计算 与填 埋相比 焚烧发电每吨垃圾减排二氧化碳约0 5吨 垃圾焚烧发电存在的问题 垃圾焚烧发电 在我国还处于初级阶段 还有许多方面需改进和 提高 垃圾发电当前遇到的关键问题是电站的发电 量波动性大 稳定性小 其原因是垃圾中可燃废 弃物的质量和数量随季节和地区的不同而发生明 显变化 因此 垃圾焚烧电站的多余电力向电力 公司出售时 价格不高 主要靠国家政策扶持 另外 垃圾焚烧发电本身属于环保项目 如 果处理的不好可能造成二次污染
