城市生活垃圾焚烧发电技术分析及经济效益

1、城市生活垃圾焚烧发电技术分析与经济效益加入时间： 2011-1-11一、技术开发的背景和意义二十世纪以来，固体废弃物的排出激增，大气污染、地下水污染、土壤污染芽的土地占有、自然景观破坏等问题严重化。 固体废弃物分为工业垃圾和城市垃圾两种，城市垃圾产量惊人，据统计，中国1990年城市垃圾总产量为6900万吨，北京市年城市权产量超过200万吨。 如何有效处理这些城市垃圾，实现资源化、减量化和无害化(即“三化”)，已成为世界各国目前关注的课题。城市垃圾的一般处理方法有填埋、堆肥、沼气、填埋、焚烧、流动层气体等，其中焚烧、流动层气体的处理方法较好，满足了“三化”的要求。 流化床煤气的方法投资大，工艺设

2、备复杂，还处于研究的初步阶段。 城市垃圾焚烧技术在美国日本、法国、德国等发达国家得到了初步应用，生产出了良好的环境保护和经济效益。焚烧垃圾回收能源的方法是中国处理城市垃圾的主要发展方向。二、国外垃圾焚烧发电概况1 .海外垃圾发电在国外最初进行垃圾焚烧技术研究开发的是德国，英国、法国、美国、日本等国也积极地进行了研究。德国现在有从垃圾中提取能源的装置和十几家垃圾发电厂，为了有效地给城市取暖和提供工业用蒸汽，1965年联邦德国垃圾焚烧炉只有7台，每年处理垃圾71.8万吨，总人口的4.1%的居民可以用电到1985年，焚烧炉增加到46台，每年处理800万吨以上的垃圾，占垃圾总数的30%，总人口的34%

3、的居民可以用电，柏林、汉堡、慕尼黑等大型城市，民用电的10、7%来自垃圾焚烧1995年德国垃圾焚烧炉达到67台，受益人口的比例从34%增加到50%。 法国约有300台垃圾焚烧炉，可处理城市垃圾的40%以上。 巴黎有四个垃圾焚烧厂，年处理量为170万吨，占全市垃圾总量的90%，出口能源相当于20万吨石油，供给蒸汽量占巴黎市供热公司总量的三分之一。 美国从80年代开始，政府投资70亿美元，建立了90家焚烧工厂，年总处理能力为3000万吨。 现在最大的垃圾发电厂建在底特律市，日处理垃圾量为4000吨，发电量为65MWe。 瑞典、丹麦等地也有同样的焚烧发电站。2 .海外垃圾焚烧设备垃圾锅炉是垃圾热电站

4、的主要设备，也是发展垃圾火力发电厂的关键。 垃圾燃料是一种具有一定腐蚀性、水分大、热值不稳定的垃圾，因此垃圾锅炉及其燃烧设备在设计上有一定的特殊性。 由于垃圾发热值低、含水量高，性能好的燃烧设备是垃圾锅炉的关键。 国外已经运行的垃圾锅炉的燃烧方式主要有以下几种(1)多阶段链式炉的垃圾在炉上从高到低逐步流动，逐步燃烧。(2)倾斜往返式费率是间隙动作的逆倾斜往返式费率，与我国一般的燃煤间隙动作的顺倾斜往返式费率不同。 这个炉子的优点是火种和主垃圾混合性好，容易干燥，着火快。垃圾的层间搅拌充分，利用完全燃烧；干燥、起火、燃烧、起火的一系列过程是在大规模上进行的，因此处理效率极高垃圾层均匀，燃烧稳定，

5、炉温及锅炉蒸发量变动小。(3)流化床燃烧方式的流化床燃烧对燃料的适应性好，能够完全燃烧各城市垃圾和有机产业垃圾等。(4)旋转式燃烧旋转式燃烧是KWU/SIEMNS公司在Uim一Wibligen试验中成功的一个新的工业过程。 这个过程使垃圾缓慢旋转，在简体字内450下进行无氧碳化，生成主甲烷和固体残留物。 固体残留物机械地除可燃物(金属、石头、玻璃等)外，剩下的部分是碳化物，其热价值接近褐煤。 这个碳化物的一部分与产生的气体一起在1300下燃烧。(5)等离子弧燃烧方式该方法通过在垃圾堆中设置通路，将等离子弧、制冷剂和气体通过通路放入垃圾中，此时火种使垃圾熔融蒸发成为无害的玻璃状渣。 燃烧火焰温度

6、达到8000，放出的气体导入燃料电池发电。目前，国外垃圾焚烧锅炉容量一般为10t/h100t/h，蒸汽压力为1.4Mpa4.7Mpa，蒸汽温度饱和温度多，一般为400.C左右。三、中国需要发展垃圾焚烧发电技术1 .我国垃圾的产量和成分我国经济的持续发展和民主生活水平不断提高，城市生活垃圾产量逐年增加，年平均增长率接近9%。 我国城市居民人均日产垃圾不到1kg，低于很多发达国家，但其总产量相当高。 参照表1。 预计到2000年，中国城市垃圾产量将达到19000万吨左右，中国城市垃圾的特征是无机物的含量高于有机物的含量，不燃成分高于可燃成分。 但不同类型城市之间差异很大，中小城市垃圾有机质含量多为

7、2%左右，部分大城市如北京市垃圾有机质含量达8%以上。 有机成分中，生物量(即生物和生活垃圾)所占的比例大，纸少，与此相对，海外垃圾中纸所占的比例大：无机成分中，以灰土砖为主，玻璃、金属等的含量低。 垃圾的组成成分不同，我国的垃圾处理应该走自己的路，而且决定在城市间也采取不同的处理，不能简单地模仿国外。2 .发展垃圾焚烧发电技术大有可能一般认为垃圾的发热值超过3349kJ/kg的话，可以用自然方式直接燃烧。 我国垃圾的发热值远远低于发达国家。我国中等以上城市垃圾的低位发热量一般在25124605kJ/kg范围内，北京地区高，为34965605kJ/kg。 随着城市生活水平的提高，北京市自199

8、7年以来，天然气管道连接后，城市煤气率飞跃性增加，垃圾发热值增加。 显然煤气化的发展是保证垃圾可可的重要一步。燃气地区城市垃圾中有机物含量相当高，一般超过50%，高的达到80%以上。 大量有机垃圾是极其宝贵的资源，提取有用物质，也是垃圾中的主要可燃成分。发展城市垃圾火力发电厂与城市人口有一定的关系，发电站的主要生产是连续的，所以要保证连续运行需要足够的垃圾量。 同时，人们认为垃圾的量和质量会随季节而变化。 按城市人口的平均人均主要垃圾量约为1kg (发达国家稍多)计算，城市人口在100万以上，日产主城市垃圾在1000吨以上，能保证稳定的发电。3 .开发适合我的日常垃圾的国产焚烧锅炉国外目前比较

9、成熟的垃圾焚烧设备多为马丁炉链式炉。 对于热量高的城市垃圾，这种选择肯定有科学性，但在处理热量低、变化范围大的中国城市垃圾时，必然会带来一定的困难，影响垃圾焚烧场的整体运行。 深圳卫生主处理厂引进的日本焚烧炉已经面临这种情况，从投资的角度来看，引进一套(2台)日处理600吨垃圾(发电电力2x3Mwe )的焚烧发电处理厂需要投资约4.5亿元，对处于发展期的我国来说是可以接受的如果能开发出适合中国国情的国产化垃圾焚烧炉，则具有广阔的前景和应用前景。 在固体废弃物的焚烧处理中，我国科学家做了大量的工作，主要采用鼓泡流化床或循环流化床燃烧方式。 对于热值和成分变化的垃圾，流化床燃烧具有独特的优势，这为

10、国外学者所公认。 特别是在污染物的控制中，流化床为了同时解决燃烧和脱污染物的过程，有效降低设备的初期投资，减少系统的复杂性，采用流化床焚烧方式，开发符合中国国情的国产化垃圾焚烧炉是合理的技术路线。 从工艺的角度来看。 垃圾焚烧技术的核心是燃烧问题，只有保证锅炉稳定、充分清洁地燃烧，才能实现垃圾的无害化和减容化。 需要开发一种技术和装置，将容易燃烧的成熟成分复杂大小不同的生活垃圾顺利地输送到燃烧装置中，焚烧后的垃圾减量可达到90%。 为了保证垃圾焚烧后不会对环境造成二次污染，必须发展相关的污染控制技术，另一方面要合理有效地组织燃烧过程，控制Nox和二恶英、哺乳类的污染物产生量，同时有效地去除或防

11、止HCI、Sox和重金属的污染，进行投资焚烧垃圾，满足环境保护的需要，实现了垃圾无害化、减容化。 垃圾焚烧炉的热利用，即进一步运用废热锅炉，利用焚烧热，实现蒸汽发电、供热，是垃圾资源化。 另外，也可以用砖等综合利用焚烧的灰质灰质。 垃圾焚烧综合利用技术需要解决燃烧、污染控制和供给、排放等一系列问题。 这些问题可以在通常的燃烧组成稳定的燃料的情况下解决，但作为燃料的垃圾的复杂成分需要深入研究。四、垃圾焚烧发电的综合利用技术1 .垃圾供给装置国内城市的生活垃圾没有分类，但筛选、破碎的设备非常复杂，可靠性低，所以国外的流化床焚烧炉不是把垃圾破碎到粒度(例如110mm )的途径，而是把原始垃圾(可能含

12、有木材、金属、砖头等不规则物质)放进炉子里。 清芬学根据几十年的煤炭燃烧技术科研和工程经验和国内外相关装置的比较、研究，选择了炉子排放供给、流化床燃烧的方式，顺利地解决了这个问题。2、流动层垃圾焚烧技术流动层燃烧技术是专门开发的低热量燃料，流动层燃烧的低热量垃圾效率高，燃烧效率高达95%以上，对燃料成分的变化不敏感：为了使热量不足保持热平衡，投入辅助燃料(煤)助燃。 通过实验运行，解决了焚烧的充分性、可靠性，而且采用流化床独特的燃烧方式，气体有害物的排放量比其他焚烧方式少。 清华大学垃圾焚烧机制的理论和实验研究为垃圾焚烧炉的设计提供了必要的设计依据。3 .流化床的排放技术垃圾成分和形状复杂，灰渣颗粒大，形状也不一致，不同孩子的一般流化床排放条件必须采用特殊的排放技术。 清华大学可以通过研究、采用床位定向排放技术来解决排放问题。4 .受热面防腐蚀技术垃圾焚烧时，因为其原始组成中含有大量的塑料，所以会生成具有强腐蚀能力的HC1 :为了降低氮的氧化物生成，需要分级燃烧，在炉膛内形成还原气氛。 必须研究还原区的高温腐蚀。 这个技术正在研究中。5 .污染物去除技术一般来说，通过利用流动层，实现炉内脱硫、HCI除去等，可