垃圾焚燒爐熱能的合理利用（一）

　　一，行業簡介

　　1,地位和作用

　　焚燒爐是常用于醫療及生活廢品、動物無害化處理方面的一種無害化處理設

　　備。其原理是利用煤、燃油、燃氣等燃料的燃燒,將要處理的物體進行髙溫的

　　焚毀碳化,以達到消毒的目的

　　垃圾焚燒爐,是焚燒生活垃圾的設備,生活垃圾在爐膛內燃燒,變為廢氣進

　　次燃燒室,在燃燒器的強制燃燒下燃燒完全,再進入噴淋式除塵器,除塵

　　后經煙囪排入大氣。

　　隨著生產的飛速發展和經濟的迅速崛起,我國已經步入城市生活垃圾高產國

　　的行列。據統計,1990年中國城市垃圾的總產量為6900萬t,其中上海全市垃

　　圾產量為270萬t(每天約7500t),居全國首位。1995年全國城市垃圾的總

　　產量已達1億t.根據對418個大、中城市的調查統計,我國城市的垃圾產量以

　　每年10%的速度遞增,預計到2010年垃圾年產量將達約2億t.目前全國垃圾的

　　歷年堆存量已達60多億t,侵占土地面積多達5億m2(合75萬畝)。全國600

　　多座城市中,有200多座已為垃圾山所包圍。上海市區1260km2范圍內有50

　　D2以上的垃圾堆近2000個,占地面積約7900畝。垃圾的長期露天堆放對大氣

　　環境、地下水和土壤等已經造成了明顯的威脅和危害。因此,大力發展我國城

　　市垃圾焚燒技術的研究和設備的開發應用勢在必行

　　2.行業現狀

　　建設部最新統計資料介紹:截至2006年底,全國共建有生活垃圾處理廠(場)

　　67座,處理能力8567萬噸;填埋場372座,處理能力7103萬噸,分別占80%

　　和83%;焚燒廠69個,處理能力1138萬噸,分別占15%和13%:堆肥廠26個,

　　處理能力326萬噸,分別占5%和4%

　　截至2006年底,焚燒處理量占全部垃圾處理總量的比例約為13%,與2005年

　　相比,填埋下降2個百分點,堆肥下降1個百分點,而焚燒處理上升3個百分

　　點:我國垃圾通過焚燒發電進行處理的比重已接近國際平均水平

　　另外,一批焚燒廠在半年內建成或即將建成投產:宜興垃圾焚燒項目、福州紅廟嶺垃圾發電廠、廈門市環衛綜合處理廠、天津青光垃圾焚燒發電廠、溫

　　廠、淄博垃圾焚燒發電廠、昆明西

　　郊垃圾焚燒發電廠一期、成都市第一垃圾發電廠等項目。其中80%的焚燒廠是

　　在近5年建設的,若干從事焚燒廠投資或供貨的龍頭企業已經開始形成,可見

　　垃圾焚燒發電在我國正處于快速發展階段

　　目前國內對垃圾焚燒處理工藝的適用性認識存在較大的差導,針對垃圾焚

　　燒發電處理城市生活垃圾,主要有爐排爐和流化床兩種工藝?，F階段,我國適

　　合用哪種工藝,建

　　國家發改委、國家環?？偩秩齻€主管政府部門之間

　　存在很大的分歧。但是,目前來看,爐排爐在市場的聲音明顯要強于流化床

　　甚至有建設部的專家認為流化床焚燒處理工藝根本不適合用于目前我國的生活

　　垃圾處理,在國內對流化床處理工藝造成了很壞的市場環境。截止目前為止

　　國內爐排爐與流化床焚燒廠細分國內市場的情況統計情況如下

　　

　　在我國《全國城市生活垃圾無害化處理設施建設“十一五”規劃》指出

　　在經濟發達、生活垃圾熱值符合條件、土地資源緊張的城市,可加大發展焚燒

　　處理技術;新増城市生活垃圾無害化處理設施479項,其中垃圾焚燒廠82座

　　占17.1%,平均單座焚燒廠的日處理能力約為810噸。并且“十一五”期間,

　　計劃城市生活垃圾無害化處理率達到70%,城市生活垃圾無害化處理設施建設規劃總投資為589億元,而“十五”期間的總投資為198億元,對比可看出

　　我國城市生活垃圾無害化處理設施建設上的投資增幅是非常明顯的

　　垃圾焚燒發電屬于可再生能源發電當中的生物質發電,根據《可再生

　　能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》(發改價格[2006]7號)生物質發電電價標準由各省(自治區、直轄市)2005年脫硫燃煤機組標桿上網電價加補貼電

　　價組成,補貼電價標準為每千瓦時0.25元。同時國家針對垃圾發電還采取多項

　　免除了增值稅的征收,并在所

　　家會以垃圾處理補貼的方式向企業支付服務

　　所謂的垃圾處置費

　　基于以上國家政策的大力支持,我們有理由相信,我國垃圾焚燒處理

　　比例將繼續穩步提高,2010年有望達到18%。結合市場目前的發展態勢,接下

　　來一段時期,采用B0T等方式建設焚燒廠將逐步占據主導,2008~2015年將迎

　　來我國焚燒發展的黃金期

　　二,主要生產工藝流程和生產裝置

　　生活垃圾由垃圾車定期運入電廠,經設在廠

　　地磅進行計量后,自動卸

　　入垃圾堆庫。生產運行時,垃圾經橋式抓斗起重機轉卸到爐前垃圾料斗,經垃

　　圾給料杋連續均勻送λ焚燒爐內。冋時粒度合格的輔助燃料煤,經計量后由輸

　　煤皮帶送入爐前鋼制大煤斗,通過爐前皮帶稱重式給煤杋機計量后送入爐膛內燃

　　燒。爐膛整體由膜式水冷壁組成,在下部布置有水冷布風板及風帽。燃燒空氣

　　分為一、二次風,預熱后的一次風經風帽小孔進入密相區使燃料開始燃燒,并

　　將物料吹離布風板。二次風由床層上方的二次風口分層送入爐膛。煙氣經懸浮

　　段碰撞爐頂防磨層,部分粗物料返回密相區,煙氣只攜帶細物料離開爐膛進入

　　高溫旋風筒分離器。進入高溫旋風筒分離器的煙氣經旋風筒分離后,細物料通

　　過返料器返回爐膛后循環燃燒。分離后含少量飛灰的干凈煙氣通過上排氣口流經過熱器及尾部受熱面后排出鍋爐本體。鍋爐混燒的垃圾和煤渣經燃燒后產生

　　的爐渣,從布置的排渣口放出,直接落至冷渣器,經冷卻后運至渣庫,外運用

　　經受熱面熱交換產生過熱蒸汽

　　管用于發電。煙氣經余熱鍋爐進入煙氣凈化主系統,煙氣凈化主系統由反應塔袋式除塵器、引風機和煙道管組成。凈化后的煙氣中煙塵和有害成分降低到符

　　合環境允許的排放濃度后,通過煙囪排入大氣

　

　　2,垃圾焚燒爐的結構組成和工作原理

　　垃圾焚燒爐由垃圾前處理系統,焚燒系統,煙霧生化除塵系統及煤氣發生爐(輔助點火

　　焚燒)四大系統組成,集自動送料、分篩、烘干、焚燒、清灰、除塵、自動化控制于一體

　　1、主要系統介紹

　　整套處理系統由下列幾部分組成:助燃系統、焚燒系統、集塵器系統,電控系統

　　2、進料方式

　　由于本焚燒爐屬于特制,采用人工投料的方式。手動將動物尸體放入焚燒爐內。安全起見,

　　投料應在火勢微弱的時候進行。進料口設操作平臺,方便投送物料操作及維修

　　3、助燃系統

　　功燃系統主要設備為燃氣燃燒器

　　叻燃系統的作用是點火開爐和輔助物料焚化(當物料熱值較低時,不能維持自身的燃燒時)

　　天燃氣燃料和空氣在燃燒器燃燒頭內混合燃燒并可以通過調節燃燒空氣和燃燒頭獲得最佳的燃燒參數,燃燼氣體在燃燒頭內再循環,可以使污染物,尤其是氮氧化物(NOx的排

　　放降到最低。具有全自動管理燃燒程序、火焰檢測、自動判斷與提示故障等功能。燃燒器

　　能在程控器的控制下,進行自動點火。燃燒器具有自動點火、滅火保護、故障報警等功能

　　和火焰強度大,燃燒穩定,安全性好,功率調整大等特點。燃燒器可以手動調節空氣流量

　　從而改變火焰大小;內置調壓閥,保證出口氣壓穩定:同時也可通過調整供氣壓力來調節

　　4、焚燒系統

　　1)爐本體

　　爐本體是由耐火材料、保溫材料、絕熱材料砌筑在爐排上部的腔體,外包鋼板以防煙氣泄

　　漏并使爐本體表面溫度小于50℃。在爐本體側面設有檢修門,輔助點火燃燒器也在側

　　爐本體設有操作

　　在爐膛內煙氣從下向上沖刷物料,將物料中的水分烘干,使物料及時著火.而且前后拱耐

　　火材料蓄熱又輻射物料,從而保證了物料燃燒溫度。延長了煙氣的停留時間,使物料及飛

　　灰中的有機物燃燒完全,提高了有害物質的銷毀率

　　爐本體以高溫耐火材料做襯,中間是隔熱材料,外層是保溫材料,可減少爐本體的熱損失,

　　提高焚燒效率;外表用鋼板作保護層,防止漏風:采用的耐火材料是我司與建筑材料科學

　　研究院共同開發的一種耐酸性煙氣腐蝕、耐高溫、高強度的耐火材料。

　　(2)影響焚燒爐性能的因素

　　作為一個焚燒系統,最主要的指標是焚燒裝置有害物的銷毀率,影響銷毀率的主要有以下幾個因素:焚燒溫度、滯留時間,擾動和空氣過量系數。

　　1焚燒溫度

　　焚燒溫度是指廢物中的有害成份在髙溫下氧化、分解、直至破壞達到的溫度。一般來說提

　　高焚燒溫度有利于廢物有害物質的破壞并可抑制黑煙的產生,但溫度過高不僅加大燃料耗

　　量,還增加了煙氣中氮氧化物的含量。因此,在保證銷毀率的前提下采用適當的溫度較為

　　廢物中的有害微生物在加0~100℃左右大部分不能生存,處理一般短鏈有機物的焚燒溫度

　　在π00~800℃,所以在本方案中爐體溫度能夠滿足此類廢物的焚燒溫度

　　2滯留時

　　滯留時間是指廢物中有害成份在焚燒條件下發生氧化、分解,最后完成無害化物質所需的

　　時間,停留時間的長短直接影響焚燒的銷毀率,也決定爐膛的具體尺寸。影響滯留時間的

　　因素很多,如焚燒溫度、空氣過剩系數和空氣在爐內同廢物的混合程度等。為保證廢物及

　　全部分解

　　焚燒爐內600℃左右停留約1小時左右，為使廢物及燃燒產物全部分解,必須加強空氣與廢物、空氣與煙氣的充分接觸混合,擴大接觸面積,使有害物在高溫下短時間內氧化分解.焚燒爐有獨特的供風系統,且有足夠的

　　風壓以加強系統與廢物和煙氣的混合程度

　　4過?？諝庀禂?/p>

　　物料燃燒所需空氣量是由理論空氣量和過?？諝饬績刹糠纸M成。兩者的總和決定了焚燒過

　　程中的氧氣濃度,而過?？諝饬繘Q定了最后煙氣中的含氧量。爐膛中的氧氣濃度、物料及

　　煙氣同氧的混合程度嚴重影響著物料的燃燒速度和燒凈率.過量空氣量過大可提高燃燒速

　　度和燒凈率,但會增大輔助燃料量、鼓風量、引風量以及尾氣處理規模,是不經濟的.反

　　之,過量空氣量太小,則燃燒不完全,甚至產生黑煙,有害物質分解不徹底.一般空氣過

　　理論空氣值的30~50%

　　5、尾氣處理系統

　　集塵器系統

　　本方案都采用離心式除塵器——旋風除塵器,對焚燒后的煙氣進行除塵。集塵系統分別由

　　部份組成:集塵圓筒、倒錐和排氣風管組成。集塵系統的作用是將焚燒物料產生的煙氣

　　中含有的顆粒粉塵收集在一起,便于集中清理,同時,可減少對大氣的污染,起到凈化環

　　境的作用

　　集塵系統工作原理:焚燒物料產生的煙氣中含有的顆粒粉塵在引風機強大的吸力作用下到

　　達旋風除塵器(俗稱集塵桶)。旋風除塵器是利用離心降落原理從氣流中分離出顆粒粉塵的

　　設備。旋風除塵器上半部份為圓錐形,當含塵氣體從圓筒上側的進氣管的切線方向進入時

　　獲得旋轉逆動,分離出粉塵后從圓筒頂的排氣管排出,粉塵顆粒自錐形底落入集塵圓筒中

　　6、電控系統

　　配電柜包括:全套設備的供電主電源、單臺設備的分供電控開關:全套設備和單臺設備的

　　起?？刂埔约氨Ｗo回路、報警等:操作面板等.采用集中控制,其中有些設備為了操作觀

　　察的方便設置在現場控制

　　實現了所有設備的手動操作的功能和控制柜面板操作,實現了對整個系統監視、報警等功提高了系統控制的可靠性

　　最重要的功能,保證了對不同的物料,在不同的燃燒過程中的優化控制,從而保證了物料

　　的充分燃燒和排除煙氣的質量。對于燃燒機的優化控制還降低了燃燒機的用油量,使運行

　　成本大幅降低

　　操作步

　　1、注λ燃料,接通電源,啟動助燃開關,爐內溫度達到自燃溫度,將病害畜禽肉尸及其產

　　投入爐內,關閉助燃開關,啟動自燃開關,病害肉體保持自燃狀態不能剖割的病害畜禽

　　尸體整體投入焚燒爐中,啟動自燃開關,尸體自燃至完全碳化為止

　　2、整尸焚毀:不能剖割的病害畜禽尸體整體投入焚燒爐中,啟動自燃開關,尸體自燃至完

　　全碳化為止

　　肉尸分割焚毀:允許分割的病害肉品分割后投入焚燒爐中,啟動自燃開關,肉塊自燃至

　　全碳化為止

　　4、臟器焚毀:病害畜禽臟器整體投入焚燒爐中,啟動助燃開關,使臟器在助燃狀態下燃燒

　　至完全碳化為止

　　焚燒后的碳化物需要選擇地點(遠離水源地和居民區)進行掩埋,徹底杜絕病菌的傳播焚燒爐的使用需要考慮環保的要求

　　尾氣排放需要達到無黑煙、無異味、無大顆粒粉塵等有關環保標準

　　流化

　　工作原理:爐體是由多孔分布板組成,在爐膛內加入大量的石英砂,將石英砂

　　加熱到600℃以上,并在爐底鼓入200℃以上的熱風,使熱砂沸騰起來,再投入垃圾。垃圾

　　同熱砂一起沸騰,垃圾很快被τ燥、著火、燃燒。未燃盡的垃圾比重較輕,繼續沸騰燃燒,

　　燃盡的垃圾比重較大,落到爐底,經過水冷后,用分選設備將粗渣、細渣送到廠外,少量

　　的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續使用

　　3,能源消耗結構及能源利用水平

　　從十九世紀下半葉開始,西方發達國家已著手設計和開發垃圾焚燒設備。當時應用垃圾

　　焚燒技術和設備的主要目的是

　　1)在高溫下進行垃圾的無害化處理,滅除細菌以及病原體

　　(2)產生可加以利用的灰渣

　　3)避

　　燃燒而產生的煙塵和

　　(4)將垃圾中含有的能量轉換為蒸汽、電能或者熱水加以利用

　　(5)以盡可能低的成本進行垃圾的焚燒處理,而且設備操作和工作條件合理

　　(6)焚燒所有無法利用的可燃廢棄物

　　世界上第一臺固體廢棄物焚燒設備誕生在第二次技術革命時期的歐洲。十九世紀下半葉,

　　國的 Paddington已經發展成為一座人口密集的工業化城市。1870年,一臺垃圾焚燒爐在

　　Paddington市投入運行。當時的垃圾水分和灰分均很大,故其發熱量低而難以焚燒,因此

　　這臺焚燒爐的運行狀況不良,不久即停止運營。針對垃圾品質低劣、焚燒困難的問題,先

　　是采用雙層爐排(下爐排上為強烈燃燒的煤層),進而在1884年試圖將垃圾與煤混燒,以

　　改善垃圾燃料的燃燒特性。然而兩種嘗試均未獲得令人滿意的結果,而且由于煙囪低矮

　　得附近的環境受到刺激性煙氣的污染。

　　為了解決刺激性煙氣和炭黑污染的問題,首先采取的措施是將焚燒溫度提高到700℃,后

　　來又進一步提高到800~1100℃。當時人們已經知曉燃燒空氣量和投入方式對煙氣溫度的

　　影響,因此相繼采用了加高煙囪、配置送風機和引風機等措施,以增加通風量和滿足焚燒

　　過程對燃燒空氣量的需求。煙囪加高后,同時也解決了煙氣中刺激性有害物質的擴散問題

　　于垃圾的種類和成分隨著地域和季節的不同而可能發生很大的變化,垃圾焚燒設備必須

　　具有良好的燃料適應性。在這方面,當時所采取的技術措施是在焚燒爐中增設垃圾干燥區

　　以及采用燃燒空氣預熱。