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垃圾焚烧发电系统优化及综合利用技术

时间:2019-12-13 13:42

来源:《电力设备》

作者:叶贺贺 李文婷

随着人们生活水平提高,城市化进程不断深入,垃圾发电项目将会呈井喷式发展,如何变废为宝,最大程度利用垃圾这一充足资源,需要以技术创新为驱动力,不断推动垃圾发电行业长远健康发展。随着建设标准的逐步提高、技术革新的不断推进,设计优化前景和空间巨大,本文对垃圾焚烧发电系统优化及综合利用技术进行了分析。

引言

生活垃圾焚烧发电行业作为环保产业、新能源产业和市政基础设施的结合,不仅能够实现垃圾减量化,还在能源回收方面起着重要作用。垃圾焚烧发电技术已经非常成熟,而我国的垃圾焚烧发电产业正处于由传统的固废处理向资源利用和可持续发展的转型期。加强垃圾焚烧发电系统优化及综合利用技术的研究具有重要的现实意义。

1我国垃圾焚烧发电的制约因素

中国垃圾焚烧发电技术处于起步阶段,有许多方面需要改进: 第一,随季节的变化和地区的差异,可燃垃圾的质量和数量变化很大,加上低热值和高水分含量,导致发电波动大,稳定性差。垃圾焚烧发电厂向电力公司供应剩余电力时,价格低廉。第二,需要国家政策支持,垃圾处理、焚烧以及锅炉和发电设备的运营成本高,需要一次性投资,自我收入低,有待进一步研究和改进垃圾焚烧发电技术。第三,市民在投入垃圾前未按要求对含有金属、砖、煤灰、废电池等大量可燃烧材料垃圾进行分类倾倒。有必要加大宣传力度,加强源头的分类和收集工作。第四,致癌二恶英和能破坏大气环境的NOX产生在燃烧后的垃圾烟气中,为防止垃圾焚烧过程中对环境的二次污染,有必要加大对去除烟气中二恶英和NOX的研究。

2垃圾焚烧发电系统优化

2.1垃圾焚烧系统优化

2.1.1 一次风系统

燃烧用一次风从垃圾贮坑上方抽取,首先可以保持垃圾仓负压,防止臭气外溢;其次由于垃圾自然发酵过程产生部分可燃气体,这部分气体送至炉内燃烧,有助于提高热值。同时,可以将吸热后的炉膛冷却风引入一次风,提高一次风温。设计过程中,一次风机选型往往与烟风系统匹配度较差,因此风机的风量、压头选择要尽量与锅炉实际需要接近,选用合适的裕量。《小型火力发电厂设计规范》指出,风机风量压头裕量为20%30%,根据实际工程经验,裕量取20%即可满足要求。另外,设计时选用冷风风机,即一次风预热器放在风机下游,可以降低风机造价。

2.1.2 二次风系统

二次风取风口可以设置在出渣机上方,此处空气温度较高,既可以提高二次风温度,又能有效降低环境温度。由于垃圾成分、热值相对稳定,垃圾挥发分物质较少,因此二次燃烧占比较小,结合工程实际情况,二次风预热器可以取消。

2.1.3 烟气系统

采用烟气再循环技术,从布袋除尘器出口引出少量烟气,送回焚烧炉二次风入口附近,采用燃烧控制系统对再循环烟气和二次风进行自动调节,保证炉内烟气温度和氧含量稳定。烟气再循环流量保持10%~20%,这样在不增加二噁英的基础上,既可减少引风机容量和功率约10%,又能抑制部分NOx 的生成,降低尿素消耗量,同时带来经济效益和环保效益。

2.2辅机部分的优化

由于垃圾发电装机容量有限,辅机功率也较小,锅炉给水泵、凝结水泵等均可采用工频电机。对于锅炉给水泵,在出口母管设置电动调节阀,与汽包水位、蒸汽流量实现三冲量水位调节。对于凝结水泵,可以通过设置在再循环管道上的调节阀来调节水量。余热锅炉汽水取样装置可以采用全人工取样分析,即取消在线分析仪表。经过大量运行情况反馈,在线分析仪表不仅一次投资高,而且对环境要求较为苛刻,容易出现损坏或者测量数据偏差,最终数据还是通过人工分析得出。因此在设计中,取样装置仅保留高温架,通水冷却后,由人工定期取样进行化验分析。取消锅炉连续排污扩容器,将锅炉连排水通过单独的管道送至定排扩容器中。

凝汽器采用一次投资少、运行稳定可靠的射水抽气器及射水泵系统,代替常规的水环真空泵组。对于夏季射水箱置换的热水,可通过管道泵输送至冷却塔水池循环使用,保证工业新水不浪费。

2.3高参数垃圾焚烧发电技术的运用

目前,国内生活垃圾焚烧发电厂的主蒸汽常用参数主要为中温中压参数(温度400 ℃,压力4.0 MPa,可以有效防止过热器等受热面管高温腐蚀),随着政府对垃圾焚烧发电补贴的减少,垃圾焚烧厂更加注重通过提高发电效率来提高利润,而提高垃圾焚烧发电的效率就需要提高发电蒸汽参数;另外,随着国民生产水平提高,垃圾源头分类逐步完善,垃圾热值逐年增加,这些也为电厂高蒸汽参数技术提供了有利的技术条件。生活垃圾焚烧所产生的烟气复杂多变,其中含水量达50%,烟气具有很大的腐蚀性,高温高压锅炉的过热器工作在非常恶劣的工况下,发生故障的概率较大。因此,这就需要垃圾在前端处理能够充分实现资源化、燃料化;同时垃圾的存放也要更加科学和规范,垃圾中的水分对运行的影响至关重要。

3 资源高效综合利用

3.1垃圾发电与附近燃煤、燃气机组耦合

垃圾发电产生的蒸汽参数较低,如果项目建设地点附近有高温高压以上参数的燃煤或者燃气机组,可以将这部分蒸汽引入高参数锅炉内进行过热,以提高蒸汽品质,然后送回垃圾发电机组发电;也可以将这部分蒸汽作为高参数热力系统的一部分。

3.2飞灰固化利用

垃圾焚烧后产生灰渣和飞灰,飞灰中含有碱金属及二噁英等有害物质,直接排放必然会污染环境,因此需要进行固化处理[15]。焚烧过程中产生的飞灰通过斗提机输送至飞灰仓,散装水泥罐车通过气力输送将散装水泥吹送至水泥料仓;飞灰稳定化站设有螯合剂制备槽和螯合剂存储槽;各仓下设电子计量秤,飞灰和水泥按设定比例称量后送至混合搅拌机;混合搅拌机对物料搅拌混合,并按比例均匀加入螯合剂溶液和水。水泥、螯合剂和加湿水的添加比例分别接近飞灰质量的10%、2%和30%,稳定化产物满足GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求后,由运输车辆运至填埋场进行填埋处置。

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编辑:李丹

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