1 垃圾焚燒電廠的選址
垃圾焚燒電廠工程既屬于電力工程,又屬于市政工程,工程選址應符合城市總體規劃、環境保護規劃和垃圾處理政策的取向,具體如下:(1)垃圾焚燒電廠的選址首先是防止二次污染的安全原則,應盡量靠近垃圾集中產生源,以降低垃圾運輸成本和減少垃圾運輸車輛,大城市可規劃分區建垃圾焚燒電廠,中小城市可進行區域化規劃和建設。(2)垃圾焚燒電廠的全廠發電效率比普通燃煤電廠低得多,為提高其經濟性,廠址最好靠近熱負荷需求中心,進行熱電聯供。如山東菏澤垃圾焚燒電廠位于一小型化工區,杭州喬司垃圾焚燒電廠位于一經濟技術開發區,均有一定量的熱負荷可供。(3)不僅要考慮電廠的選址,而且還需考慮垃圾焚燒飛灰(危險廢棄物)的填埋場址。
2 垃圾焚燒爐爐型的選擇
目前國內已建成的垃圾焚燒電廠采用的是機械爐排或流化床焚燒爐。山東菏澤垃圾焚燒電廠和杭州喬司垃圾焚燒電廠均采用浙江大學熱能工程研究所開發的杭州鍋爐廠生產的異重循環流化床焚燒爐。菏澤垃圾焚燒電廠應用單爐日處理垃圾200t/d并產汽35t/h的焚燒爐3臺,輔助燃煤與垃圾量重量比為 3:7;喬司垃圾焚燒電廠也有焚燒爐3臺,其中1臺與菏澤廠完全相同,另外2臺單爐日處理垃圾300t/d并產汽35t/h,但輔助燃煤與垃圾量重量比為 2:8。
2.1垃圾低位熱值的影響
從環保角度考慮,要保證焚燒爐穩定燃燒并具有較高的燃燒效率,垃圾平均低位熱值要達到5000kJ/kg以上才有可能實現。因此當該地區垃圾熱值不高且季節波動較大時,適宜選擇流化床焚燒爐,因為流化床焚燒爐在設計時考慮添加一定量輔助燃料(煤),可實現混合燃料熱值達到5000kJ/kg以上,但需注意根據國家經貿委[2000]660號文件規定,原煤摻燒量不超過人爐燃料的20%(質量比)。
2.2 焚燒爐設計參數
機械爐排爐在垃圾焚燒過程中HC1、Sox NOx等有害氣體對過熱器及鍋爐管束有極強的腐蝕性,因此蒸汽溫度不宜過高。目前國際上新型機械爐排焚燒爐的設計參數一般為:主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度400cC、給水溫度約150℃;流化床焚燒爐由于屬中溫燃燒,可通過爐內加石灰石控制HC1、SOx的生成,即主蒸汽壓力4MPa、主蒸汽溫度 450℃、給水溫度約150℃,這種形式的焚燒爐目前已在山東菏澤等處投入運行。因此從全廠發電效率考慮,選取流化床焚燒爐具有一定優勢。
2.3 焚燒爐國產化情況
從機械爐排爐看,國內已投運的深圳垃圾焚燒電廠3號爐本體由杭州鍋爐廠制造,關鍵部件如爐排則從日本三菱重工進口,目前杭州鍋爐廠已引進日本三菱的馬丁爐排生產技術,但垃圾處理容量目前只達到150t/d。機械爐排爐焚燒技術較為成熟,在國外有長期的成功運行經驗;而流化床焚燒爐日前在國內已有浙江大學熱能工程研究所和中國科學院分別開發的產品投入運行,并已完全實現了國產化,但由于國內垃圾焚燒技術起步較晚,尚缺乏長期運行經驗。
2.4 二次污染控制
垃圾焚燒所產生的二次污染主要指重金屬和二惡英。焚燒垃圾會產生重金屬并吸附在微小粒徑的飛灰上已被人們所公認,而流化床焚燒爐焚燒垃圾則有助于控制重金屬排放。根據山東菏澤垃圾焚燒電廠對煙氣處理系統捕集下來的飛灰所作的重金屬分析結果看,單位質量飛灰中Cd、Hg、Pb的含量只略高于國際農用垃圾的排放標準;此外,流化床焚燒爐摻一定比例煤焚燒垃圾能有效控制二惡英的產生,在山東菏澤垃圾焚燒電廠焚燒爐尾部煙氣取樣檢測,二惡英類污染物的體積質量僅0.02ng/m3,遠低于國家關于垃圾焚燒排放1ng的標準,當然尚需進一步運行檢驗和機理上的研究。從燃燒過程中控制二次污染,流化床垃圾焚燒爐要優于機械爐排爐。
2.5 飛灰處理
流化床垃圾焚燒爐煙氣中的飛灰含量要遠高于機械爐排爐,而且可能會有一些粗顆粒的物料被攜帶出爐膛,尾部煙氣處理系統設計需考慮高含灰量煙氣特點。實際運行表明:要十分重視布袋除塵器的布袋質量,清除漏灰,不使環境污染。
從以上分析可看出機械爐排爐有成熟的長期運行經驗,煙氣飛灰處理負荷較輕,而流化床焚燒爐對燃料適應性好,在燃燒二次污染控制上占優勢,蒸汽參數較高,已能國產化制造。目前國產化的流化床焚燒爐在技術上已具備了與國外引進機械爐排爐競爭的條件,但尚需在商業運行中積累經驗并不斷改進。
3 垃圾預處理系統設計
垃圾焚燒廠預處理系統的選擇與采用焚燒爐的形式有關,也與當地垃圾回收利用的實際情況有關。不同經濟發展水平的地區生活垃圾特性有較大差異,也是影響預處理系統選擇的一個因素。
采用機械爐排爐的垃圾焚燒電廠一般不設置垃圾預處理系統,原因是機械爐排爐對人爐垃圾的尺寸要求不高,只需將大尺寸的垃圾挑出即可。為有利于減少焚燒對環境的影響及資源的循環再利用,當地政府應制定計劃控制家庭有害廢棄物進入焚燒廠(如電池、清潔劑、殺蟲劑等)并回收某些有用的物質。
流化床焚燒爐對入爐垃圾的粒度有一定要求(一般為150-200mm),因此需設置垃圾前端預處理系統,選用沖擊式破碎機,同時為提高人爐燃料的熱值,通常通過人工或機械方法去除金屬類、玻璃和其它一些不燃物質如磚瓦等。實際運行表明:人工分選是不可缺少的工序。
4 汽輪機系統的選用與效率分析
4.1汽輪機選型
浙江省電力設計院設計的垃圾焚燒電廠均采用抽凝式,選用杭州汽輪機股份有限公司C6-3.43/0.98型抽凝式汽輪機。
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