2 生产线配置与炉型选择0819

1、济南市第二生活垃圾综合处理厂（焚烧发电厂）BOT招标投标文件 第二卷 第二章 生产线配置及炉型选择第二章 生产线配置及炉型选择上海环境集团和山东三融集团联合体2.1 生产线配置分析与选择II-2-12.2 炉型论证II-2-32.2.1 主要机械炉排炉技术简介II-2-32.2.2 本项目拟选用的焚烧炉技术II-2-92.3 全厂主要工艺流程说明II-2-112.3.1 全厂主要工艺流程II-2-112.3.2 垃圾流程II-2-122.3.3 烟气流程II-2-132.3.4 空气流程II-2-132.3.5 炉渣流程II-2-142.3.6 飞灰流程II-2-142.3.7 汽、水流程II

2、-2-14上海环境集团和山东三融集团联合体2.1 生产线配置分析与选择根据招标文件，本项目年处理生活垃圾66.67万吨，日处理生活垃圾2,000吨，从规模上划分，属于I类焚烧厂。按照生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2002）的规定和国内外垃圾焚烧厂运行的实际经验，对于I类垃圾焚烧厂，焚烧生产线数量一般为24条。根据本项目日处理2,000吨生活垃圾的需要，如果选2条生产线，即单台炉处理能力1000 t/d，在国内尚无先例，在国际上也仅有极个别焚烧厂采用，若本项目冒然采用，势必存在极大的风险，因此不考虑采用2条生产线。这里只对3条和4条焚烧线两个方案进行比较，即单台炉处理能力分别为667

3、t/d和500t/d。以上两种焚烧线配置方案比较见表2.1-1： 表2.1-1 焚烧线配置方案比较比较项目方案一(667t/d3)方案二(500t/d4)一次性投资较低较高处理费用较低较高运行稳定性好很好人员配备较少较多业绩较少较多占地面积较小较大单台炉处理能力为667t/d和500t/d的焚烧系统在国内都有相近规模的成功运行经验，对国内垃圾的适应程度基本一致，因此这两种方案在技术上都是可行的。虽然单台炉处理能力为667t/d的焚烧系统具有投资省、处理费用低、占地面积小、人员配备少等优点，但从设备维修时对焚烧厂处理能力和汽轮机工作稳定性的影响考虑，焚烧线数量越多，设备备用性越好，故障和检修对焚

4、烧厂的影响越小。另外，焚烧线数量多，既可减少单台炉检修情况下，多余垃圾需要运往其他处理厂的调配难度，也有助于汽轮机组工况的稳定。因此，从焚烧厂的运行稳定性方面，4条线要优于3条线。相对而言，国内单台炉处理能力为500t/d的焚烧厂业绩更多，有上海江桥垃圾焚烧厂（3500t/d）、苏州垃圾焚烧厂二期（2500t/d），广州李坑垃圾焚烧厂（2500t/d）等，因此，单台炉处理能力为500t/d的焚烧厂具有更加丰富的运营维护经验。另外，相对国内外其它焚烧厂而言，本项目具有垃圾的灰分含量高，需要掺烧秸秆等特殊性，本着安全、稳妥的原则，济南市垃圾焚烧厂应选用技术更成熟可靠、业绩更多、运营维护经验更丰富的

5、单台炉处理能力为500t/d的焚烧炉。通过以上综合比较，选用单台处理能力为500t/d的焚烧炉较为适宜，焚烧生产线数量为4条。本工程拟设置两台额定装机容量为18MW的中压纯凝式汽轮机及两台功率为20MW的发电机。综上所述，确定本工程按四炉两机模式配置，单条焚烧线的生产能力为500t/d，每天焚烧炉超负荷10%工况下可连续运行2小时。单台汽轮发电机组额定功率为18MW。每条生产线年运行时间不少于8,000小时。本项目生产线炉机配置如图2.1-1所示。1#焚烧炉2#焚烧炉2#余热锅炉1#汽轮发电机组4#焚烧炉4#余热锅炉1#余热锅炉2#汽轮发电机组3#焚烧炉3#余热锅炉图2.1-1生产线炉机配置示

6、意图2.2 炉型论证根据招标文件的要求，本项目焚烧炉选用往复式机械炉排炉。2.2.1 主要机械炉排炉技术简介2.2.1.1 JFE超级往复移动炉排技术杰富意(JFE)公司的机械炉排焚烧炉技术是在1970年从丹麦Volund公司引进的，至今在国内外积累了140多个建厂业绩，其中，在东南亚国家有4个（台湾1座，泰国2座，马来西亚1座）。30多年来，JFE不断地改进其炉排技术，同时自行开发了独特的JFE (Hyper Stoker) 超级往复式炉排。JFE公司的垃圾焚烧技术具有下列特点：（1）炉排搅拌效果较好。实现了炉排漏灰少、防止炉排漏灰堵塞和粘结。（2）炉排条的材质具有高度的耐磨性、耐高温腐蚀性

7、和抗裂性能。（3）炉排的热膨胀对策：为了防止缝隙的发生，在嵌条的周围设有弹簧装置使炉排固定。炉排的热膨胀被弹簧装置吸收。（4）使用高压损的炉排：通过降低空隙率，增大流速从而确保通风阻力，使炉排的固有通风压损较大；炉排通风不易受垃圾层厚度的影响，能均匀的供应燃烧空气，达到稳定燃烧的效果。（5）焚烧炉的烟气二次回流技术：燃烧室里设置中间隔板，燃烧气体被分离往两个方向上升并在中间隔板的上面再次合流而产生气体涡流，未燃气体和燃烧气体能充分混合搅拌从而在低燃烧空气比的情况下实现完全燃烧，大幅度地减少了氮氧化物和二噁英等有害物质的产生量。图2.2-1 JFE超级往复炉排焚烧炉示意图2.2.1.2 意大利英

8、波基洛公司STEINMULLER炉排技术意大利英波基洛公司目前是欧洲最大的焚烧炉生产厂家之一，该公司由Noell、Babcock和Steinmuller三个公司重组而成，业绩中单台最大处理量可达973吨/天，国内上海江桥、宁波枫林两个千吨级的焚烧厂均采用了该公司的炉排。该种炉排灵活性较强，能够根据不同的垃圾成分、不同的垃圾热值以及季节性变化进行工况调整。Steinmuller的炉排技术特点有：（1）整个炉排系统沿垃圾运动方向分成五组炉排，每组炉排有独立的液压驱动单元，每组炉排运动速度和进风量都可以单独调节，确保燃烧的灵活性。（2）传统的Steinmuller炉排设有两个阶梯，一般设在第二和第三

9、组炉排以及第四和第五组炉排间，这样有利于垃圾的干燥着火，并使垃圾在燃烧过程中能够得到充分的搅拌。（3）整个炉排系统由四根拉杆悬吊，这样在运行过程中能有效减少热位移。（4）炉排冷却方式为风冷，如果将来垃圾热值升高，也可以改为水冷。（5）英波基洛公司吸取了国内已建成的几个大型焚烧厂的经验，为确保垃圾的充分燃烧，在原有基础上增大了炉排的面积，降低了炉排的机械负荷和热负荷。（6）对燃烧空气进行预热，预热温度为200左右。图2.2-2 英波基洛Steinmuller炉排示意图2.2.1.3 三菱重工马丁炉排技术三菱重工(MHI)从1964年以来从事垃圾焚烧厂的建设工程，七十年代引进德国马丁公司的技术，经

10、过开发，三菱马丁式垃圾焚烧成套技术与设备成功用于亚洲。除日本外，21座生活垃圾焚烧厂的业绩遍布亚洲，业绩中单台最大处理量可达720吨/天，即2000年在新加坡投产的大士南垃圾焚烧厂(6720 t/d)。在中国大陆，三菱重工马丁炉排技术拥有4座焚烧厂的应用业绩。三菱马丁炉排的特点为逆推往复式运动炉排，由固定炉排和活动炉排交替安装而成，炉排运动方向与垃圾运动方向相反，其特点是：（1）燃烧空气从炉底部送入并从炉排块的缝隙中吹出，对炉排有良好的冷却作用。（2）每个炉排推动时均能做到与四周的炉排呈相对运动，可使粘结在炉排通风口上的一些低熔点物质吹走，保持良好的通风条件。（3）由于逆向推动可相应延长垃圾在

11、炉内的停留时间，适合于国内高水分、高灰份垃圾的特性。（4）燃烧空气采用蒸汽加热到200，当垃圾热值低于设计热值时，也可采用加热燃烧器来加热空气。图2.2-3 三菱-马丁炉排结构简图2.2.1.4 吉宝西格斯（KEPPLE-SEGHERS）公司焚烧技术西格斯公司成立于1974年，1985年开始从事生活垃圾焚烧处理事业。目前在欧洲和亚洲等地建厂140多座，采用SEGHERS焚烧技术建厂27座，其中在中国大陆有7座焚烧厂的应用业绩。西格斯焚烧炉采用将输送动作(水平运动)、翻搅和通风动作(垂直运动)区分开的炉排控制系统，滑动炉排推动垃圾向前运动并决定垃圾层的厚度及垃圾停留时间；摆动炉排则起到搅动垃圾层

12、的作用。SEGHERS焚烧炉炉排的特点有：（1）具有多级燃烧区。（2）在完全控制下进行燃烧的炉排。（3）对垃圾的适应性较强。（4）炉排在车间预组装，缩短了现场安装工期。图2.2-4 西格斯炉排结构简图2.2.1.5 日本田熊SN型炉排技术该公司于1957年开始着手垃圾焚烧设备的开发，1963年1月建成日本国内第一座连续式机械炉排的大阪市住之江工厂（150t/d3）。截至2002年3月，在海内外已有340多座垃圾焚烧厂的业绩。多年来积累了大量的业绩和技术，它的技术具有完整的综合工艺，有垃圾焚烧炉、烟气冷却设备、烟气处理设备、余热利用设备。焚烧技术有炉排焚烧炉技术、流化床焚烧炉技术、气化熔融技术和

13、生物质气化技术。日本田熊的SN型炉排技术在中国大陆拥有5个焚烧厂的应用业绩。其炉排技术特点为：（1）在往复炉排的基础上改良开发的新型炉排SN型炉排，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。（2）具有较高的炉内通风能力，其配备的供气管不受垃圾层厚度的影响，它与各炉体组合，均匀地提供空气。（3）高耐久力：在每个炉排条后有鳍状物，用来提高炉排条的降温效率，这样可以防止炉排烧损。炉排条采用特殊难熔的铸钢制造。（4）燃烧过程采用四个驱动单位：一个在干燥阶段，两个在燃烧阶段，一个在燃烬阶段。因此，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。（5）低空气比使锅炉高效化，减轻烟气处

14、理负荷。图2.2-5 SN型炉排结构简图2.2.1.6 日立造船VONROLL炉排技术日立造船VONROLL炉排技术在亚洲（除日本外）拥有台湾5座焚烧厂、韩国6座焚烧厂、中国大陆1座焚烧厂（成都洛带）的应用业绩，其炉排特点如下：（1）除活动炉排和固定炉排外还设置了剪切刀，增加了对垃圾的剪切破碎效果。剪切刀设置在燃烧炉排处，一列的燃烧炉排的剪切刀用一个液压缸驱动，一台焚烧炉有两个液压缸，按定速进行前进和后退，油量由速度控制器调整。（2）炉排分活动梁和固定梁，通过活动梁的动作，炉排反复进行前进、后退动作。通过炉排的动作和炉排之间的落差，对垃圾进行松散和搅动，使垃圾充分燃烧。（3）一次风从活动炉排和

15、固定炉排之间以及设置在炉排片上的通风孔均匀地吹出，进行炉排冷却和助燃。（4）自动燃烧控制系统具有较高的稳定性。图2.2-6 日立造船VONROLL炉排结构简图2.2.2 本项目拟选用的焚烧炉技术根据第一章中对本项目垃圾性质的分析，结合投标人长期的生活垃圾焚烧厂投资、建设和运行经验，投标人选择本项目焚烧炉技术遵循以下原则：（1）选用二回流或者逆流式的炉膛结构形式有利于高水分/高灰份垃圾的干燥、着火，可以最大限度的抑制焚烧过程中二恶英、NOX等有害物质的产生；图2.2-8 焚烧炉炉膛的种类（2）针对济南市生活垃圾目前高灰分、低热值的特点，增加炉排面积，并将一、二次燃烧空气的温度设计为最高可达250

16、，非常有利于高灰分、低热值垃圾的完全燃烧；（3）为了在焚烧炉内对垃圾进行有效的搅拌，同时又为了避免采用过于复杂的运动结构，最佳的方式就是在炉排上设置多级落差，投标人设计时，在各组炉排之间设置了三级大的落差：给料器与干燥段之间、干燥段与燃烧段之间、燃烧段与燃烬段，确保垃圾的充分搅拌和完全燃烧。（4）在整个特许经营期垃圾热值变化范围大，所以建议在炉膛中采用中间隔板，在热值变动范围大时，只要经过简单的技改修改中间隔板的角度，就相当于把炉膛结构形式由逆流式改变成了对流式，从而适用高热值垃圾的焚烧。另外，焚烧炉设置渗沥液回喷口，将来在垃圾热值提高到一定程度时将垃圾渗沥液回喷入炉焚烧。图2.2-9 炉膛中

17、间隔板不同热值比较图鉴于以上理由，投标人拟采用JFE的二次回流超级往复式炉排炉，同时投标人也对JFE的业绩进行了考察，JFE在日本以及东南亚拥有71座垃圾焚烧厂的经验，而且JFE在1990年以前建造的43座垃圾焚烧厂的热值范围与本项目类似。同时JFE的炉排具有二次混合燃烧均匀充分，低NOX、低二恶英和低热灼减率以及高可靠性等优点。故投标人拟采用JFE的二次回流超级往复式炉排炉。若本公司中标，将按照国家法规进行公开招标确定炉排供应商。2.3 全厂主要工艺流程说明2.3.1 全厂主要工艺流程本垃圾焚烧发电厂主要由垃圾接收与储存系统、垃圾焚烧系统、余热利用系统、烟气净化系统、自动控制系统、电气系统、

18、灰渣处理系统以及给排水系统等子系统组成。全厂工艺流程主要包括垃圾流程、烟气流程、空气流程、灰渣流程以及汽、水流程等。全厂工艺流程示意图如图2.3-1所示。详细的工艺流程图见附图8。渗沥液市政污水厂渗沥液处理过热蒸汽汽轮发电机填埋场填埋场飞灰飞灰稳定化垃圾贮坑行车抓斗垃圾焚烧炉余热锅炉半干式反应塔袋式除尘器引风机原生垃圾燃烧器炉渣活性碳喷射器碳酸氢钠喷射器烟囱鼓风机图2.3-1 全厂工艺流程示意图2.3.2 垃圾流程（1）垃圾由垃圾运输车运送至焚烧厂，经地磅称量后倒入垃圾贮坑暂时储存。（2）垃圾抓吊每小时以不超过20分钟的时间将垃圾贮坑中的垃圾送入焚烧炉的进料斗，其它时间对贮坑中的垃圾进行搅拌、

19、混合、倒垛操作，使垃圾混合均匀。（3）垃圾通过料斗、溜槽，由给料机推送至焚烧炉内的炉排干燥段。（4）新送入的垃圾经炉排干燥段干燥后，在炉排的推送和重力的作用下翻转移动至炉排燃烧段，与燃烧段上已燃烧的垃圾混合，引燃和着火过程同时进行。（5）垃圾在炉排的燃烧段、燃烬段依次完成燃烧、燃烬过程。（6）垃圾在炉排上完全燃烧，燃烬后的固体产物炉渣经出渣口落入出渣机。2.3.3 烟气流程（1）烟气流程为：垃圾焚烧产生的高温烟气余热锅炉烟气净化系统引风机烟囱。（2）生活垃圾在焚烧炉内焚烧产生的高温烟气经过余热锅炉与汽、水进行热交换后，烟气温度冷却至190230。（3）从余热锅炉出来的烟气进入烟气净化系统。烟气

20、首先经过半干式旋转喷雾反应塔，在反应塔内，烟气与旋转雾化器喷出的石灰浆液充分混合，烟气中的HCl、SOX等酸性气体与Ca(OH)2发生中和反应后被去除。（4）从反应塔出来后，烟气冷却至约160然后进入袋式除尘器。在袋式除尘器和反应塔之间的烟道上设有碳酸氢钠喷射装置和活性炭喷射装置，喷射出来的消石灰粉末与烟气中的酸性气体发生中和反应，确保任何时刻酸性气体排放达标。在烟道中的活性炭喷射装置则喷射出大量的粉末活性炭，可高效吸附烟气中的重金属类和二恶英类物质。由于袋式除尘器的滤袋纤维表面附有一层从烟气中捕捉下来的未反应的Ca(OH)2粉末、碳酸氢钠粉末以及活性炭粉末，还可进一步去除烟气中的酸性气体、二恶英与重金属。（5）经过袋式除尘器后的烟气由引风机送入烟囱，从高空排入大气。2.3.4 空气流程（1）燃烧空气系统包括一次燃烧空气系统和二次燃烧空气系统两部分。一、二次燃烧空气均由垃圾贮坑上方空间抽取，可保证垃圾贮坑处于负压状态，坑中的臭气不会外泄。（2）一次风机出口