淺析垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化及利用

朱其帥

摘要：隨著人們生活水平提高，城市化進(jìn)程不斷深入，垃圾發(fā)電項(xiàng)目將會(huì)呈井噴式發(fā)展，如何變廢為寶，最大程度利用垃圾這一充足資源，需要以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，不斷推動(dòng)垃圾發(fā)電行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。隨著建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高、技術(shù)革新的不斷推進(jìn)，設(shè)計(jì)優(yōu)化前景和空間巨大，本文對(duì)垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化及綜合利用技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電;系統(tǒng)優(yōu)化;綜合利用

生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)作為環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)和市政基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾減量化，還在能源回收方面起著重要作用。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而我國(guó)的垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)正處于由傳統(tǒng)的固廢處理向資源利用和可持續(xù)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期。加強(qiáng)垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化及綜合利用技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電的制約因素

中國(guó)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)處于起步階段，有許多方面需要改進(jìn)： 第一，隨季節(jié)的變化和地區(qū)的差異，可燃垃圾的質(zhì)量和數(shù)量變化很大，加上低熱值和高水分含量，導(dǎo)致發(fā)電波動(dòng)大，穩(wěn)定性差。垃圾焚燒發(fā)電廠向電力公司供應(yīng)剩余電力時(shí)，價(jià)格低廉。第二，需要國(guó)家政策支持，垃圾處理、焚燒以及鍋爐和發(fā)電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本高，需要一次性投資，自我收入低，有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)。第三，市民在投入垃圾前未按要求對(duì)含有金屬、磚、煤灰、廢電池等大量可燃燒材料垃圾進(jìn)行分類傾倒。有必要加大宣傳力度，加強(qiáng)源頭的分類和收集工作。第四，致癌二惡英和能破壞大氣環(huán)境的NOX產(chǎn)生在燃燒后的垃圾煙氣中，為防止垃圾焚燒過程中對(duì)環(huán)境的二次污染，有必要加大對(duì)去除煙氣中二惡英和NOX的研究。

2垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化

2.1垃圾焚燒系統(tǒng)優(yōu)化

2.1.1 一次風(fēng)系統(tǒng)

燃燒用一次風(fēng)從垃圾貯坑上方抽取，首先可以保持垃圾倉(cāng)負(fù)壓，防止臭氣外溢;其次由于垃圾自然發(fā)酵過程產(chǎn)生部分可燃?xì)怏w，這部分氣體送至爐內(nèi)燃燒，有助于提高熱值。同時(shí)，可以將吸熱后的爐膛冷卻風(fēng)引入一次風(fēng)，提高一次風(fēng)溫。設(shè)計(jì)過程中，一次風(fēng)機(jī)選型往往與煙風(fēng)系統(tǒng)匹配度較差，因此風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、壓頭選擇要盡量與鍋爐實(shí)際需要接近，選用合適的裕量?！缎⌒突鹆Πl(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，風(fēng)機(jī)風(fēng)量壓頭裕量為20%-30%，根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，裕量取20%即可滿足要求。另外，設(shè)計(jì)時(shí)選用冷風(fēng)風(fēng)機(jī)，即一次風(fēng)預(yù)熱器放在風(fēng)機(jī)下游，可以降低風(fēng)機(jī)造價(jià)。

2.1.2 二次風(fēng)系統(tǒng)

二次風(fēng)取風(fēng)口可以設(shè)置在出渣機(jī)上方，此處空氣溫度較高，既可以提高二次風(fēng)溫度，又能有效降低環(huán)境溫度。由于垃圾成分、熱值相對(duì)穩(wěn)定，垃圾揮發(fā)分物質(zhì)較少，因此二次燃燒占比較小，結(jié)合工程實(shí)際情況，二次風(fēng)預(yù)熱器可以取消。

2.1.3 煙氣系統(tǒng)

采用煙氣再循環(huán)技術(shù)，從布袋除塵器出口引出少量煙氣，送回焚燒爐二次風(fēng)入口附近，采用燃燒控制系統(tǒng)對(duì)再循環(huán)煙氣和二次風(fēng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證爐內(nèi)煙氣溫度和氧含量穩(wěn)定。煙氣再循環(huán)流量保持10%-20%，這樣在不增加二噁英的基礎(chǔ)上，既可減少引風(fēng)機(jī)容量和功率約10%，又能抑制部分NOX的生成，降低尿素消耗量，同時(shí)帶來經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

2.2輔機(jī)部分的優(yōu)化

由于垃圾發(fā)電裝機(jī)容量有限，輔機(jī)功率也較小，鍋爐給水泵、凝結(jié)水泵等均可采用工頻電機(jī)。對(duì)于鍋爐給水泵，在出口母管設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，與汽包水位、蒸汽流量實(shí)現(xiàn)三沖量水位調(diào)節(jié)。對(duì)于凝結(jié)水泵，可以通過設(shè)置在再循環(huán)管道上的調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)水量。余熱鍋爐汽水取樣裝置可以采用全人工取樣分析，即取消在線分析儀表。經(jīng)過大量運(yùn)行情況反饋，在線分析儀表不僅一次投資高，而且對(duì)環(huán)境要求較為苛刻，容易出現(xiàn)損壞或者測(cè)量數(shù)據(jù)偏差，最終數(shù)據(jù)還是通過人工分析得出。因此在設(shè)計(jì)中，取樣裝置僅保留高溫架，通水冷卻后，由人工定期取樣進(jìn)行化驗(yàn)分析。取消鍋爐連續(xù)排污擴(kuò)容器，將鍋爐連排水通過單獨(dú)的管道送至定排擴(kuò)容器中。

凝汽器采用一次投資少、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的射水抽氣器及射水泵系統(tǒng)，代替常規(guī)的水環(huán)真空泵組。對(duì)于夏季射水箱置換的熱水，可通過管道泵輸送至冷卻塔水池循環(huán)使用，保證工業(yè)新水不浪費(fèi)。

2.3高參數(shù)垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的運(yùn)用

目前，國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒發(fā)電廠的主蒸汽常用參數(shù)主要為中溫中壓參數(shù)，隨著政府對(duì)垃圾焚燒發(fā)電補(bǔ)貼的減少，垃圾焚燒廠更加注重通過提高發(fā)電效率來提高利潤(rùn)，而提高垃圾焚燒發(fā)電的效率就需要提高發(fā)電蒸汽參數(shù);另外，隨著國(guó)民生產(chǎn)水平提高，垃圾源頭分類逐步完善，垃圾熱值逐年增加，這些也為電廠高蒸汽參數(shù)技術(shù)提供了有利的技術(shù)條件。生活垃圾焚燒所產(chǎn)生的煙氣復(fù)雜多變，其中含水量達(dá)50%，煙氣具有很大的腐蝕性，高溫高壓鍋爐的過熱器工作在非常惡劣的工況下，發(fā)生故障的概率較大。因此，這就需要垃圾在前端處理能夠充分實(shí)現(xiàn)資源化、燃料化;同時(shí)垃圾的存放也要更加科學(xué)和規(guī)范，垃圾中的水分對(duì)運(yùn)行的影響至關(guān)重要。

3 資源高效綜合利用

3.1垃圾發(fā)電與附近燃煤、燃?xì)鈾C(jī)組耦合

垃圾發(fā)電產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)較低，如果項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)附近有高溫高壓以上參數(shù)的燃煤或者燃?xì)鈾C(jī)組，可以將這部分蒸汽引入高參數(shù)鍋爐內(nèi)進(jìn)行過熱，以提高蒸汽品質(zhì)，然后送回垃圾發(fā)電機(jī)組發(fā)電;也可以將這部分蒸汽作為高參數(shù)熱力系統(tǒng)的一部分。

3.2飛灰固化利用

垃圾焚燒后產(chǎn)生灰渣和飛灰，飛灰中含有堿金屬及二噁英等有害物質(zhì)，直接排放必然會(huì)污染環(huán)境，因此需要進(jìn)行固化處理。焚燒過程中產(chǎn)生的飛灰通過斗提機(jī)輸送至飛灰倉(cāng)，散裝水泥罐車通過氣力輸送將散裝水泥吹送至水泥料倉(cāng);飛灰穩(wěn)定化站設(shè)有螯合劑制備槽和螯合劑存儲(chǔ)槽;各倉(cāng)下設(shè)電子計(jì)量秤，飛灰和水泥按設(shè)定比例稱量后送至混合攪拌機(jī);混合攪拌機(jī)對(duì)物料攪拌混合，并按比例均勻加入螯合劑溶液和水。水泥、螯合劑和加濕水的添加比例分別接近飛灰質(zhì)量的10%、2%和30%，穩(wěn)定化產(chǎn)物滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》要求后，由運(yùn)輸車輛運(yùn)至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置。

3.3爐渣回收利用

生活垃圾焚燒爐產(chǎn)生的爐渣主要由熔渣、玻璃、陶瓷、金屬、可燃物等不均勻混合物組成，爐渣的主要成分為Si、Al、Ca，可運(yùn)出廠外回收金屬、制磚等綜合利用。

3.4排污水梯級(jí)回收利用

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的排污水，僅含鹽量及懸浮物增加，無其他污染物，可用于廠內(nèi)對(duì)水質(zhì)要求不高的用水點(diǎn)，例如卸車平臺(tái)沖洗用水、爐渣冷卻、鍋爐排污冷卻水、凈化系統(tǒng)消耗水、廠區(qū)綠化、道路澆灑及車輛沖洗等處。循環(huán)系統(tǒng)排污水的再次利用可有效減少工業(yè)新水的用量，還可減少?gòu)S區(qū)外排污水量，是既節(jié)水又環(huán)保的有效措施。餐廚垃圾處理廢水和污泥處理廢水均排至滲濾液處理站。滲濾液處理后出水達(dá)到敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，回送至冷卻塔補(bǔ)水。滲濾液濃水可以回噴至焚燒爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，避免污染環(huán)境。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著人們?cè)诃h(huán)境方面的要求日益增長(zhǎng)，生活垃圾焚燒下游煙氣處理系統(tǒng)仍需要重點(diǎn)關(guān)注，建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，避免造成二次污染。焚燒發(fā)電行業(yè)決策者應(yīng)該踐行綠色發(fā)展理念以推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)，使“十三五”時(shí)期城市生活垃圾分類和資源回收工作取得成效，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)美麗的現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)建設(shè)的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊青.垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的重要性分析[J].居舍，2018（36）：42.

[2]胡惠娟.我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究，2018（12）：85-86.

[3]羅慧聰. 生活垃圾焚燒發(fā)電PPP項(xiàng)目的投資測(cè)算與決策研究[D].華南理工大學(xué)，2018.

[4]王云雷.垃圾焚燒發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（11）：64-65.

青島工學(xué)院 山東膠州 266300