對垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制技術(shù)相關(guān)問題的研究

祃楠/同方環(huán)境股份有限公司

對垃圾焚燒發(fā)電廠自動控制技術(shù)相關(guān)問題的研究

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我國環(huán)境污染日益嚴(yán)重，已成為影響經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素。泛濫成災(zāi)的生活垃圾，迫使人們積極采取措施，科學(xué)合理的加以處理和利用。焚燒垃圾可以使垃圾的容積減少90%，重量減輕75%以上，而且不會形成二次污染，焚燒垃圾發(fā)電是使之資源化、無害化、減量化的有效方法。資源化：垃圾焚燒后，熱量用于發(fā)電，做到廢物綜合利用。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國目前城市垃圾若按平均低位熱值2900kj/kg估算，相當(dāng)于1400萬噸標(biāo)煤。如其中的1/4用于焚燒發(fā)電，年發(fā)電量可達(dá)60億千瓦時，相當(dāng)于安裝了1200MW火電機(jī)組的發(fā)電量。無害化：垃圾在高溫下焚燒，可進(jìn)行無菌和分解有害物質(zhì)，且尾氣經(jīng)凈化處理達(dá)標(biāo)后排放，較徹底地?zé)o害化。減量化：垃圾焚燒后的殘?jiān)?，只有原來容積的10%-20%，從而延長了填埋場的使用壽命，緩解了土地資源緊張。

因此，興建垃圾焚燒發(fā)電廠有利于城市的環(huán)境保護(hù)，尤其是對土地資源和水資源的保護(hù)，同時資源可以綜合利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

一、垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)分析

垃圾焚燒發(fā)電是把各種垃圾收集后進(jìn)行分理，對燃燒值較高的進(jìn)行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機(jī)物），在高溫焚燒（產(chǎn)生的煙霧經(jīng)過處理）中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽，推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。1噸垃圾可發(fā)電300千瓦時，廈門垃圾焚燒發(fā)電廠每天燃燒400噸垃圾，日發(fā)電量可達(dá)12萬千瓦時；讓400噸垃圾經(jīng)過焚燒發(fā)電后變成80噸左右可作為制造道路用地磚的渣滓，不可回收成分減少到1%-3%；真正做到了在垃圾焚燒發(fā)電過程中的渣、氣、水均不再產(chǎn)生二次污染。

二、垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)原理

城市需要處理的垃圾由運(yùn)輸車運(yùn)至發(fā)電廠，經(jīng)地磅稱重后，開到卸料平臺，卸入垃圾池。垃圾池容積較大，可堆放3天以上的焚燒量，垃圾在池內(nèi)發(fā)酵脫水后，由垃圾吊抓斗機(jī)將垃圾抓入給料斗，經(jīng)推料器推入焚燒爐排，在焚燒爐本體內(nèi)燃燒。在開始點(diǎn)爐時，需助燃裝置噴油助燃，一旦起動完畢，送風(fēng)機(jī)經(jīng)過蒸汽式空氣預(yù)熱器送入爐排下部成為熱風(fēng)，即可使垃圾充分燃燒，助燃裝置隨即停用。送風(fēng)機(jī)的入口與垃圾池連通，這樣可將垃圾池的異味送入燃燒溫度約800-900℃的焚燒爐內(nèi)進(jìn)行熱分解，變?yōu)闊o臭氣體。燃燒完的灰渣落入出渣裝置，由輸渣機(jī)送入渣池。在輸渣機(jī)上部配有調(diào)濕機(jī)，使分離出來的灰渣在廠內(nèi)自動加入適量的水分，使之成為濕灰渣運(yùn)出，不致向四周飛揚(yáng)。燃燒的火焰及高溫?zé)煔猓?jīng)過單爐膛雙汽包

自然循環(huán)鍋爐，從而產(chǎn)生過熱蒸汽，并為汽輪發(fā)電機(jī)組提供汽源。煙氣經(jīng)過鍋爐后再通過脫硝裝置、脫硫裝置、機(jī)械式集塵器及布袋除塵器后，由引風(fēng)機(jī)將煙氣引入煙囪排向大氣。此時排入大氣的含塵量可控制在0.1g/Nm3以下。工廠的排水在進(jìn)入市政排水管網(wǎng)之前，還應(yīng)設(shè)置排水處理裝置進(jìn)行預(yù)處理。運(yùn)載垃圾的汽車一般還需有自動洗車裝置，沖洗干凈之后再出廠。鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時，由中央控制室進(jìn)行集中控制與監(jiān)視。汽輪機(jī)排出的蒸汽進(jìn)入冷凝器，通過凝結(jié)水泵進(jìn)入除氧器，再通過給水泵進(jìn)入鍋爐。冷凝器還需要大量冷卻水通過循環(huán)水泵送入，這樣汽輪機(jī)的排汽通過冷凝器就凝結(jié)成水，同時形成真空，其它常規(guī)系統(tǒng)同熱電廠。

三、垃圾焚燒發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析

同常規(guī)燃煤發(fā)電相比，垃圾焚燒發(fā)電廠的裝機(jī)容量都較小，而且由于腐蝕問題，目前垃圾焚燒發(fā)電的效率一般不超過15%，遠(yuǎn)低于燃煤發(fā)電的水平。如果垃圾熱值為5000kj/kg，按15%的發(fā)電效率計(jì)算，那么100噸/日垃圾處理量配套的裝機(jī)容量不超過1000kw，1000噸/日處理量的垃圾發(fā)電廠實(shí)際發(fā)電功率不超過9000kw，與燃煤電廠相比這個規(guī)模實(shí)在是太小

了，勢必會導(dǎo)致運(yùn)行成本的大幅度提高。由于電價無法同火電競爭，如果不依靠政府的財(cái)政補(bǔ)貼，垃圾電廠將不能維持運(yùn)行，當(dāng)然也就談不上產(chǎn)生多少經(jīng)濟(jì)效益了。簡單計(jì)算可知，采用焚燒發(fā)電方式處理垃圾，其成本在100元/噸以上。利用生活垃圾直接燃燒發(fā)電供熱，技術(shù)成熟，工藝流程簡單、合理，特別是選擇150t/d焚燒爐及以下設(shè)備，從投資情況看更具有承受性。垃圾通過焚燒處理以后，容積減少90%，重量減輕75%以上，達(dá)到減容減量目的，同時少占用土地，且解決了地下水源、空氣污染等問題，有效地改善了環(huán)境。經(jīng)科學(xué)家計(jì)算，垃圾中的二次能源物質(zhì)————有機(jī)可燃物所含熱量多、熱值高，每燃燒2噸垃圾可獲得相當(dāng)于燃燒1噸煤的熱量，而且垃圾焚燒處理后的灰渣呈中性，無氣味，不會引發(fā)二次污染，明顯減容減量。如果措施得當(dāng)，利用1噸垃圾，可獲得約300-400千瓦時的電能。我國年產(chǎn)垃圾近1.4億噸，如將其1/3有效地用于發(fā)電，相當(dāng)于每年節(jié)省煤炭2100萬噸。

四、我國垃圾焚燒發(fā)電應(yīng)用前景

中國是當(dāng)今世界第二大能源消費(fèi)國，到2025年，中國預(yù)計(jì)將成為世界上最大的能源消費(fèi)和溫室氣體排放國家。中國的常規(guī)能源（煤炭、石油、天然氣）存在枯竭的危機(jī)，而且由此而來的環(huán)境污染問題也急需得到控制。垃圾焚燒發(fā)電廠采用國際先進(jìn)技術(shù)，將垃圾在高溫下焚燒和熔融，可燃?xì)怏w和余熱被有效地利用來發(fā)電。而且，紙張、塑料和其他有機(jī)廢物經(jīng)焚燒后會被完全去除，對金屬和玻璃的回收也比較容易?？傊贌l(fā)電既較好地解決了環(huán)境污染問題，又補(bǔ)充了電能的不足，具有明顯的節(jié)能效益，符合垃圾處理產(chǎn)業(yè)化的國際潮流。

然而，作為一項(xiàng)社會公益性環(huán)保事業(yè)，目前垃圾發(fā)電廠的推廣在我國仍然存在多種因素的制約。首先是資金的壓力。垃圾發(fā)電廠投資巨大，每千瓦投資額基本相當(dāng)于火力發(fā)電廠的5-6倍。如此巨額的投入，如果完全讓政府來負(fù)擔(dān)，壓力太大。因此，應(yīng)該容許民營資本、外資等多種形式的投資進(jìn)入。其次，政府有關(guān)部門、電力、環(huán)保及社會各方都應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，積極協(xié)調(diào)配合。此外，政府垃圾補(bǔ)償費(fèi)缺乏固定來源，有可能影響垃圾發(fā)電企業(yè)良性發(fā)展。

垃圾焚燒處理是目前國際上最普遍的垃圾處理方法，應(yīng)用自動控制技術(shù)控制整個垃圾焚燒過程、發(fā)電過程、尾氣處理及控制過程，保證尾氣處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而我國的垃圾焚燒處理量僅占垃圾總量的1%-2%，應(yīng)全面吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出適合我國國情的垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)，投資可以大大降低，僅為完全引進(jìn)的1/5左右。單純依靠垃圾焚燒來解決問題的費(fèi)用也還是相當(dāng)巨大的，國家應(yīng)在政策上給予扶持。

五、結(jié)論

綜上所述，城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱是一項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了可再生能源，發(fā)電供熱，達(dá)到了對垃圾處理的減量化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。城市生活垃圾焚燒技術(shù)日漸成熟，已實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒爐設(shè)備全部國產(chǎn)化，而采用自動控制技術(shù)可為垃圾焚燒發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保證。