垃圾焚烧发电设备的选型及其节能减排研究

垃圾焚烧发电设备的选型及其节能减排研究

陈冰

（深圳市能源环保有限公司广东深圳518000）

摘要：垃圾焚烧是城市中主力垃圾的主要方式之一，那么如何能做到节能减排，保护环境，给垃圾焚烧发电设备提出了新的要求，并且还是迫切需要给出方案措施的问题。那么本文就垃圾焚烧发电设备的选型及节能减排方面作简单分析。

关键词：垃圾焚烧；发电设备；节能减排

随着社会经济的快速发展，城市中垃圾的数量也是与日俱增，在习近平总书记的大力倡导下，金山银山不如绿水青山，那么垃圾的处理就迫在眉睫。由于城市生活垃圾的成分复杂、不均衡、多样性，处理方式也是受到很大的限制，焚烧也会产生不同的化学反应，不同的化学的反应产生不同的物质，对人体的影响也是不同。例如二噁英，带有剧毒，此物质容易致突变、致癌，对动物及人类有极大的危害，本身原生垃圾就带有二噁英的成分，再将其（农作物的秸秆、生活垃圾等）进行焚烧，经过一系列的化学反应，会将一些化学元素与氧结合产生新的二噁英，从而大大增加了二噁英的含量，另外产生二噁英的源头也是相对很复杂，要求对碳源、氮源、催化剂及温度等有合理的控制，并将其扼杀的源头处，减少二噁英的形成，降低其对垃圾的焚烧处理带来的严重阻碍。那么如何选择垃圾焚烧发电设备及节能减排研究就显得尤为重要。

一、垃圾焚烧发电

纵观国内外现阶段对于生活垃圾的处理方式主要有以下四种：回收利用、堆肥、填埋、焚烧。这几种处理方式既可以单独使用，也可以综合起来系统的进行处理，根据不同的实情进行适当的选择。据统计，单一填埋处理，填埋和焚烧或填埋和堆肥，填埋、堆肥、焚烧三种方式都有使用，回收利用尚不完善。垃圾焚烧处理方式在减量、减容、高温杀菌、处理速度快、能源化等方面的优势，其已作为发达国家垃圾处理的主要方式之一，

垃圾焚烧是对生活垃圾通过高温热化学处理的一种技术。把生活垃圾当做固体燃料放进焚烧炉内进行燃烧，经850-1000度的高温，使生活垃圾中含有的可燃组分在空气中进行氧化作用，释放的热量以高温气体的形式散发，并产生少量理化性质较稳定的固体残渣。若有足够的生活垃圾来提供热值，那么在燃烧过程中便不必再额外的提供燃料。其中产生的高温气体是一种热能，还可以回收利用。因此，焚烧处理垃圾确实有广阔的发展前景，尤其在资源紧缺、环保日益紧张的今天，具有重要意义。

二、垃圾焚烧发电设备的选型

垃圾焚烧锅炉是垃圾焚烧发电设备的主设备，主要有流化床锅炉、机械炉排炉和回转窑等形式。国内一般为前两种。

1机械炉焚烧

多级往复式机械炉排炉是最常见的排炉方式，其设置有三条焚烧线，每条焚烧线每天处理生活垃圾约350余吨，余热锅炉蒸发量约为26.3吨每小时。该焚烧系统还配置了9MW功率的发电机两台，总投资为4.98亿。

2循环式锅炉

M市的垃圾焚烧发电项目依靠国内院所的大力支持，其采用自主研发的循环流化垃圾焚烧技术，设计两台中温中压循环流化床锅炉，蒸发量为65吨每小时，；配置两台中压凝气式汽轮发电机组，额定功率为12MW；总投资为2.3亿。20007年3月份投入运行，到2008年底时，实现32.8万吨的垃圾处理量，20863万度的发电量，过程中助燃消耗的原煤折合成标准煤为8.97万吨左右，供电17459万度，排除垃圾热量的回收，供电的标准煤的消耗为512克每千瓦时，比大型规模电厂电煤耗降低23.26万吨。

二、两种垃圾焚烧方式的比较

为便于比较，选2008一个整年的数据进行分析，根据M市和N市2008年的数据表，可以看出，对于M市，其机械炉的垃圾焚烧发电项目全年有48.95万吨的垃圾处理量、12880万度的发电量、11080万度的上网销售电量；对于N市来说，其循环流化床垃圾焚烧发电项目全年有19.92万吨的垃圾处理量、11380万度的发电量、9508万度的上网销售电量。按大规模电厂供电煤耗为350克每千瓦时计算。根据08年数据表分析，不难得出：1.两种炉型的根本差异，对于循环流化床来说，其垃圾处理过程中还需要额外添加能源来助燃，与大规模发电厂相比，机械炉排炉设备在设计日处理为1050吨时，其可节约3.88万吨每年的标煤；而对于循环流化床锅炉来说，按设计日处理为800吨时，其节约3.33万吨标煤。再考虑运行中3.92万吨标煤的助燃消耗，实际上额外耗用标煤为0.68万吨。

三、两种发电设备的优缺点

1.设备的稳定性

机械炉排炉已有数十年的发展史，其技术趋于成熟，性能相对稳定，在运行到8000小时以上，仍可以保持稳定的周期运行，尤其是对于区域内的单一处理方式，有很重要的意义。相较之下，循环流化床锅炉在运行中其时间短、连续运行周期短、经验少等劣势。下面详细说下比较之下的优缺点。

1.1循环流化床锅炉的特点是悬浮燃烧，对自身有严重的磨损现象，对其运行周期时长有很大的限制。机械炉排炉特点是固定床燃烧，对锅炉的磨损较小。

1.2循环流化床锅炉在运行过程中需加助燃燃料，因此要求独立的加煤系统，那么若加煤系统出现故障，将会引起锅炉故障。并且垃圾给料器一般是通过链板给料，需要维护，并且故障率也高，给料系统的故障也大大增加了锅炉故障的风险。机械炉排炉没有此项设备。

1.3垃圾本身就属于生物质，在燃烧过程中会产生大量的灰分，并且其粘性较大，极易附着于锅炉受热面上，引起积灰结焦等现象，更有甚者，造成烟道堵塞，锅炉无法运转，必须停下来清理灰尘结焦。循环流化床锅炉是悬浮燃烧，会产生很多循环灰，造成严重的积灰现象，一般来说，运行到20至30天左右就必须对其惊醒清理灰尘结焦，并且检修的时间长、任务重。机械炉排炉燃烧过程使用的是固定床，扬尘较少，可连续运行达90天以上，基本上没有烟道阻塞，那么检修起来工作量小，时间短。

1.4循环流化床其悬浮燃烧的特点就对入炉的垃圾也提高了要求，对颗粒粒径小于30mm的适应性较强。由于垃圾的种类繁多、成分复杂，经常在垃圾得入口处出现堵塞现象，影响垃圾的持续供给，并且同时入炉的垃圾中，会有部分不可燃的垃圾和铁丝等物质经常堵塞在入口处，，致使锅炉负荷下降，严重者需停止运行来处理。

2.运行的经济性

对于机械炉排炉来说，其在使用过程中，在烟气、飞灰、炉渣等的处理上耗费的运营成本最大，而对于循环流化床锅炉而言，除了这些还需要在助燃燃料的给用上给与大量投资。随着环境保护的大力开展，在这方面的投入也是很值得关注的。循环流化床锅炉的助燃煤需要20%比率的，并且在同等规模的垃圾处理时，他的排烟辆超过机械炉排炉0.75倍，进而导致其在垃圾焚烧处理时的成本及难度大大增加。

3.职业健康方面

循环流化床锅炉的自动化程度较低，尤其是垃圾给料系统中，为了减少或避免异物进入炉内，需人工进行分拣，临时人员高达40人，而机械炉排炉给料系统很简单，并且其自动化程度较高，一般不需临时人员。

结语

随着垃圾的不断增加以及环境保护力度的加强，对垃圾焚烧发电的要求越来越高，因此对其内部构造及运行过程等方面需要进一步深入研究，以跟上时代的步伐，增强设备稳定性、减少投资成本及运行成本，为节能减排做出贡献。