垃圾发电

垃圾焚烧发电技术概述

2021-04-15 14:17:59 《当代电力文化》 作者:黄启民

【摘要】:生活垃圾焚烧发电是生活垃圾无害化处理的重要方式之一,对改善城镇环境卫生状况,解决“垃圾围城”等突出环境问题具有重要作用,同时焚烧发电并网实现了静脉产业链的延伸,通过变废为宝产生了新的经济效益。

【关键词】:垃圾焚烧发电;炉排炉焚烧技术;流化床焚烧技术

引言

随着城镇化的高速推进和居民生活水平的不断提高,生活垃圾清运量逐年攀升,生活垃圾的无害化处理日益成为城市环境治理的紧迫任务。

1.垃圾焚烧发电的意义及流程

随着工业革命在全球展开,世界人口不断膨胀,垃圾问题已不容忽视。人类已经不能再依靠自然界对垃圾进行处理回收,但将垃圾用卫生填埋法进行处理也并不可取,因为这种方式造成了大量的土地浪费和填埋场地告急,有些垃圾需要在填埋后通过自然界进行长期的降解才能完全处理,甚至一些土地在进行垃圾填埋后因有毒有害物质的污染而永久性贫瘠。因此,当前主要的垃圾处理方式为垃圾焚烧,其处理效率高、影响面积小,同时产生的热能还能使垃圾变废为宝,为人类提供新的能量来源。

垃圾焚烧发电厂的建立,取决于生活垃圾数量能否满足、垃圾的成分主要包括哪些、焚烧时产生的热值能否支撑起发电厂的运行。垃圾的运输和分拣都是由环卫部门进行的,环卫工人会将生活垃圾进行分类,将部分可用于发电的垃圾进行压缩后,运输到发电厂。垃圾到了发电厂之后,是统一投放到焚烧炉内进行焚烧的,焚烧炉必须满足温度高于850℃,并且每项指标数据都要符合实际焚烧的基本要求,才能有效进行垃圾的焚烧处理。目前,垃圾焚烧发电项目主要的流程为:

(1)人类产生的各类城市垃圾常常由有关部门安排的垃圾车运送到焚烧发电厂进行集中处理。

(2)通过测量重量的方法,把垃圾统一放置在垃圾池里,再通过垃圾吊车将其投送至垃圾焚烧炉内。

(3)垃圾在焚烧炉内进行燃烧,一般情况下85%的垃圾都会被充分焚烧,其中一些有害有毒的固体垃圾废料可以通过燃烧破坏其分子结构或杀灭病原体,使垃圾毒害的危害大大降低。

(4)通过燃烧,垃圾产生的高温烟气可经过烟道流至余热锅炉并被其充分吸收利用,由此生成许多高温和高压的蒸汽,从而使汽轮发电机能工作。

2.垃圾焚烧发电技术

2.1炉排炉垃圾焚烧技术

焚烧炉炉膛上部都是光管受热面,由于当时垃圾热值低,炉膛出口温度只有700℃左右,不能满足≥850℃的要求,所以,后续引进的垃圾焚烧炉炉膛受热面全部覆盖耐火材料,以保证炉膛出口温度≥850℃。为了便于尾部受热面清灰,这种炉型的典型布置为卧式,日处理垃圾400~850t,炉膛(第一通道)、第二通道、第三通道均为膜式水冷壁结构,在第三通道后的水平烟道内依次布置前段蒸发受热面、三级过热器、后段蒸发受热面和3组省煤器,并在一、二级过热器之间和二、三级过热器之间分别布置了两级喷水减温器,用来调节过热器出口汽温。采用蒸汽—空气预热器将空气预热至220℃,替代传统的烟气—空气预热器,以解决空预器腐蚀难题。炉膛部分第一通道四周全部铺设了耐火浇注料。采用膜式水冷壁再打浇注料形成前后拱,二次风从前后拱送入焚烧炉,实现分级燃烧。

2.2流化床垃圾焚烧技术

流化床垃圾焚烧炉包括鼓泡床和循环流化床焚烧炉。鼓泡床垃圾焚烧炉以日本IHI的管式布风为特征和日本荏原的双旋涡垃圾焚烧炉最著名。IHI的管式布风解决了大块不燃物从管子中间直接排出炉外;荏原的双漩涡布风系统将大块不燃物排入底部,通过水冷绞龙排入振动筛,通过振动筛将大于3mm的物料排出炉外,小于3 mm的颗粒通过提升斗循环入炉,维持炉内物料平衡。

3.垃圾焚烧发电烟气污染的治理技术

生活垃圾燃烧烟气控制手段的另一个主要方向是,对燃烧过后产生的烟气进行处理。焚烧厂的烟气净化系统是把生活垃圾焚烧过程中产生的烟气进行反复过滤和处理,从而达到国家规定的排放标准,一般情况下烟气净化系统主要由脱硝、脱酸、除尘三个步骤,烟气净化方法对于降低烟气中的有毒气体,能够产生明显的积极作用。

3.1脱酸

生活垃圾焚烧发电中烟气的主要有毒气体是氯化氢,如果不专门针对氯化氢气体进行处理,那么排放到大气中就会产生酸雨而影响自然环境以及人民的健康,所以焚烧厂工作人员会利用脱酸步骤来降低生活垃圾,燃烧发电中烟气中的有毒气体含量。生活垃圾燃烧发电中烟气里面的氯化氢主要通过酸碱中和的方法来进行处理,比如氢氧化钙和氢氧化钠等碱性物质来与氯化氢等酸性物质相互进行化学反应。脱酸过程中一般会使用干法技术来进行整个流程,另外,通过使用氢氧化钙或氢氧化钠等碱性物质来吸收酸性气体的方法,称之为半干法技术,这种脱酸技术的脱酸效率能够超过95%以上,并且脱酸反应产生的物质也不会对大自然以及人体造成伤害,因此大多数焚烧厂在处理生活垃圾燃烧中间其中的氯化氢时,主要采用半干法技术来进行脱酸。脱酸环节会应用在除尘环节之前,脱酸过程中使用的原料与烟气中的氯化氢等有毒气体充分反应后凝结成小颗粒或水分,水分直接蒸发,小颗粒会在下一个除尘环节而被吸附之后烟气将会在接下来的净化环节中被收集和净化。

3.2脱硝

对于烟气等的脱硝,主要是把各类的含硝氧化物还原成为氮气,并逐渐的去除掉烟气中的其他氧化物,可以使用湿脱法和干脱法两种,很多国内外的科学研究人员使用微生物的处理方式来进行硝氧化物的废气处理。

二氧化氯的氧化还原法是将二氧化氯把一氧化氮氧化成为二氧化碳,随之可以通过亚硫酸钠的水溶液,将二氧化氮进一步还原成氮气。这种方法也可以运用氢氧化钠作为一种脱硫剂的湿法脱硫技术进行结合运用。脱硫的反应产物亚硫酸钠又可以当做二氧化氮的还原剂。这样,二氧化氯法的脱销率就可以达到95%了,而且也可以同时进行脱硫,但是二氧化氯和氢氧化钠的价格太高了,运用的成本也较高,所以可以在排放烟气的硝氧化物中进行氧化硝的提纯。可以在排放烟气的硝氧化物中进行氧化硝的提纯,但是一氧化硝无法难溶于水,因此可以使用一定的洗涤方式来进行湿化处理,烟气脱硝,最终生成的二氧化硝最终被水或者是其他的含碱性较强的武值所吸收,最终达到脱销的目的。

3.3除尘

除尘环节是对生活垃圾焚烧发电中烟气有毒气体脱酸后的重要环节,焚烧厂一般会通过安装除尘器来推进烟气的除尘工作,焚烧厂要按照国家规定来选择烟气净化装置即袋式除尘器。袋式除尘器既能够将烟气中的普通颗粒物进行收集处理,而且还能够捕捉挥发性较强的重金属以及含硫化合物与其他有毒物质凝结而成的气溶胶,另外,除尘器还能够将吸附在活性炭表面的有毒物质进行处理,避免烟气中存在的大量有毒物质排向大气层,而对人们身体和自然的环境产生严重的损害。

结语

综上,垃圾焚烧发电作为一项国策,发展迅速,成熟可靠,但应该看到,由于其作为一种高效的处理工艺,也有其局限性。如何充分发挥不同类别项目的协同效应,需要在政策制定时给予充分考虑。另外,我国的焚烧技术原创水平、装备制造水平,与工业发达国家相比还有一定差距,需要不断创新才能达到技术、经济、社会效益的最大化,这些都需要国家政策的持续支持。垃圾焚烧发电行业政策制定,应该为“协同与创新”创造必要条件。


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