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1、机械工业第一设计研究院 垃圾焚烧发电项目 二0一三年十月 专题交流 1 目录 第一部分 生活垃圾焚烧发电技术概述 1 第二部分 生活垃圾产量及基本特性 2 第三部分 生活垃圾焚烧发电工艺 3 第四部分 生活垃圾焚烧发电工程设计 4 4 第五部分 生活垃圾焚烧发电工程实例 3 2 第一部分 生活垃圾焚烧发电技术概述 3 垃圾焚烧发电项目建设意义 垃圾焚烧发电项目为处理当地产生的生活垃圾 做到垃圾减量化 无害化和资源化 在处理垃圾的同时 还可协同处理城市污水处理厂产生的市政污泥 通过该类项目的建设彻底全面的解决当地废弃物的处理问题项目运作基本模式 BOT模式 即与政府签订特许经营协议 获得垃圾处理
2、的特许经营权 建设方在特许经营权范围内处理废物 获得政府处理费补贴 同时享受国家规定的上网电价 概述 4 国内垃圾焚烧厂建设情况 截至2010年年底 我国生活垃圾焚烧发电厂总数达101座 焚烧总规模达96010t d 其中 炉型采用炉排炉的焚烧厂74座 焚烧规模为74730t d炉型采用循环流化床焚烧炉的焚烧厂21座 焚烧规模为162710t d采用其他炉型的焚烧厂约6座 5 关于垃圾焚烧发电国家政策支持 十二五 全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划 中明确指出 到2015年 全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35 以上 其中东部地区达到48 以上 2005年2月通过的
3、可再生能源法 明确指出 国家支持可再生能源并网发电 并将城市生活垃圾列为一种生物质燃料 2008年环境保护部 国家发展和改革委员会 国家能源局发布 关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知 环发 2008 82号 对垃圾焚烧发电技术 经济 环保等提出进一步要求 2012年国家发展改革委发布 关于完善垃圾焚烧发电价格政策的通知 发改价格 2012 801号 规定 以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电项目 均先按其入厂垃圾处理量折算成上网电量进行结算 每吨生活垃圾折算上网电量暂定为280千瓦时 并执行全国统一垃圾发电标杆电价每千瓦时0 65元 含税 下同 其余上网电量执行当地同类燃煤发电机
4、组上网电价 6 国内主要投资垃圾焚烧发电项目的公司 7 垃圾焚烧发电发展趋势 焚烧系统 机械炉排炉的主流化 垃圾焚烧发电发展趋势 焚烧设备的国产化 单机焚烧规模大型化 烟气净化系统 半干法 袋式除尘主流化 更加严格的环保标准 余热利用系统 机组参数向中温次高压发展 余热利用向热电联产发展 8 第二部分 生活垃圾产量及基本特性 9 生活垃圾产生量 影响生活垃圾产量基本要素 人口依据建设部统计数据 中小城市生活垃圾产量为1 0kg 人 天大城市生活垃圾产量约为1 1 1 3kg 人 天 生活垃圾产生量与性质 10 生活垃圾产生量与性质 生活垃圾性质 1 物理分类一般分类 三大类九小类有机物 厨余
5、纸类 木竹 橡塑 纤维无机物 玻璃 金属 渣土砖瓦其他 11 生活垃圾产生量与性质 生活垃圾性质 2 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 12 生活垃圾产生量与性质 典型的生活垃圾元素与水分 灰分范围 13 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
6、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 14 生活垃圾产生量与性质 垃圾渗沥液 1 产量 根据国内焚烧厂的统计数据 垃圾渗沥液产量一般为垃圾处理量的1 12 最高达到25 渗沥液产生集中在5 11月 夏季最多 冬季最少 15 生活垃圾产生量与性质 2 典型渗沥液水质 本表中氧化还原电位单位为mV pH无量纲 其余单位均为mg L 16 第三部分 生活垃圾焚烧发电工艺 17 垃圾焚烧技术总体工艺 垃圾焚烧趣味工艺流程 炉排炉 18 炉型比较 垃圾焚烧炉炉型选择 机械炉排炉 循环流化床焚
7、烧炉 技术角度 政策角度 技术成熟 进口国产均有较多业绩 燃烧稳定 投资高 管理水平高 燃烧彻底 余热利用效果好需要预处理 可有效控制污染物 防止二次污染 环保部环发 2008 82号文关于掺烧煤比例和污染物控制方面的规定 发改委发改价格 2012 801号关于上网电价结算的规定 19 炉型比较 炉排炉技术特点 通过炉排的机械运动加强垃圾扰动 促进垃圾完全燃烧 垃圾不需破碎等预处理 对垃圾热值要求较高 炉排加工精度和控制要求较高 炉排材料价格昂贵 投资较高 维护检修工作量大 高速气流驱动垃圾在炉膛内沸腾流动 促进完全燃烧 需要对垃圾进行前处理 可掺烧一定比例的燃煤 燃料适应性强 燃烧彻底 有效
8、控制污染物的排放 焚烧炉结构紧凑 金属消耗量少 投资较低 循环流化床特点 两种主要炉型技术对比 20 主要进口炉排炉 吉宝西格斯SHA多级顺推炉排炉 主要针对亚洲国家垃圾的高水份 低热值的特点开发Seghers炉排分为5段 每段都有各自的液压调节机构 每组炉排的速度和频率可单独控制 燃烧空气为分级送风 可根据炉排上的燃烧情况分别调节 前后炉顶的型式 配有专用喷嘴 及折焰角位置使其能对第一组件 干燥区 产生足够的热辐射 加快干燥和点火的过程 21 主要进口炉排炉 日立造船VONROLL剪切刀机械炉排炉采用VonRollL型炉排 炉排的动作具有剪切垃圾的作用 提供均匀的一次风 通过提高一次风的温度
9、 使低热值垃圾也能稳定燃烧 设置剪切刀 通过剪切刀的作用 可以破碎块状垃圾和搅动垃圾 使垃圾层均匀 根据焚烧炉上部的结构形式 最大限度利用辐射热烘干垃圾 采用有余量的炉膛容积 确保烟气完全燃烧所需的停留时间 采用鼻状结构和二次风喷嘴的最优化配置 确保烟气和二次风充分混合 实现完全燃烧 采用热流体模拟 解析上述焚烧炉的形状 使之最优化 通过自动燃烧控制 实现稳定的燃烧 22 主要进口炉排炉 日本田熊SN机械炉排炉采用足够的炉排面积 设置两个阶梯 使垃圾在炉内翻滚并燃烧具有较高的炉内通风能力 供气管不受垃圾层厚度的影响 它与各炉体组合 来均衡地提供空气高耐久力 在每个炉条后有鳍状物 用来提高炉条降
10、温效率 这样可以阻止炉条燃烧 炉条采用特殊难熔的铸钢来制造燃烧过程采用四个驱动单位 一个在干燥阶段 二个在燃烧阶段 再一个在燃烬阶段 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我院设计的天津双港垃圾焚烧发电厂采用此炉排 3X400t d 23 主要进口炉排炉 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 24 主要国产炉排炉 三峰卡万塔SITY2000逆推式
11、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 25 主要国产炉排炉 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 26 主要国产炉排炉 绿色动力三驱动炉排炉 三驱动逆推式
12、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制造 有着良好的耐高温 耐磨损和抗腐蚀性能 能确保炉排片有较长的使用寿命 27 烟气净化工艺 烟气净化组合工艺比较 28 烟气净化工艺 半干法脱酸塔加
13、布袋除尘器流程 气体悬浮式吸收塔 增湿灰吸收法 喷雾干燥吸收塔 循环灰吸收法 各科研设计单位 设备厂家 运营商的实际运营经验结合表明 烟气净化工艺以半干法脱酸塔 布袋除尘器 活性炭喷射的组合工艺为最佳方案 29 余热利用工艺 汽轮发电机组选型 机组参数 利用垃圾焚烧余热锅炉产生的过热蒸汽 供凝汽式汽轮发电机组发电 中温中压参数 中温次高压参数 余热利用 运行方式 采取 机随炉 运行 系统设计 采取母管制 设计主蒸汽大旁路 保证停机不停炉 30 余热利用工艺 A 如果只从发电角度考虑 选择两炉一机方案合适 因为 1 节约投资 包括设备购置和土建费用 2 减少辅助设备数量 从而减少厂用电率 可以多
14、发电 3 减少运营管理的难度在只需要达到发电目的的前提下 目前国内建设垃圾焚烧厂两炉一机的配置较为常见 B 如果需要满足供热要求 实现热电联产 选择两炉两机合适 因为 1 由于要满足热负荷要求 在一台机组故障的情况下 另一台机组可以实现供热要求 2 如果只配置一台机组 则就要备用减温减压器 造成了能源的浪费因此 在需要供热前提下 两炉两机的方案更为合适 原因是保障供热的可靠性 目前以我国大部分城市的垃圾特性来看 以垃圾焚烧实现热电联产较为困难 一般选择纯凝机进行发电 因此扩大汽机容量 减少台数的装机较为常见 具体装机方案需要根据不同项目实际情况最终确定 31 第四部分 生活垃圾焚烧发电工程设计
15、 32 工程设计专业配置 焚烧专业烟气净化专业汽机专业总图专业土建 建筑 结构 专业电气专业热工控制专业给排水专业暖通专业概预算专业技术经济专业 33 工程设计主要标准规范 垃圾焚烧厂设计主要采用的标准规范有 生活垃圾焚烧污染控制标准 GB18485 生活垃圾焚烧炉 CJ T118 生活垃圾焚烧处理工程技术规范 CJJ90 城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准 2001年 小型火力发电厂设计规范 GB50049 危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别 GB5085 1 30 一般固体废弃物贮存 处置场污染控制标准 GB18599 危险废物贮存污染控制标准 GB18597 恶臭污染物排放标准 GB145
16、54 火力发电厂热工控制系统设计技术规定 DL T5175 建筑设计防火规范 GB50016 固定消防炮灭火系统设计规范 GB50338 34 总体设计 总体设计 焚烧线数量 2 4条焚烧厂规模确定 特大类 I类 II类 III类厂址选择 符合GB18485和CJJ90 2009的要求 35 焚烧专业 焚烧工艺计算 焚烧工艺要点 四图 焚烧炉燃烧图焚烧工艺物料平衡图焚烧工艺能量平衡图焚烧热力系统图 36 焚烧专业 焚烧工艺计算 燃烧图示例 某2X500t d项目 37 焚烧专业 焚烧工艺计算 物料平衡图示例 某2X500t d项目 100 MCR工况 38 焚烧专业 焚烧工艺计算 能量平衡图示例 某2X500t d项目 100 MCR工况 39 焚烧专业 焚烧工艺主要参数 焚烧工艺主要参数 焚烧炉炉膛温度 850 焚烧炉烟气停留时间 2s焚烧炉渣热灼减率 5 焚烧炉出口烟气含氧量 6 12 焚烧炉主要设计参数 焚烧炉炉排热负荷 kJ m2 h焚烧炉炉排机械负荷 kg m2 h焚烧炉炉膛容积负荷 kJ m3 h 40 焚烧专业 垃圾受料加料与辅助设施 卸车平台 满足垃圾车运输 具有采光
