生活垃圾焚烧处理的余热利用综述

2023-01-25

在生活垃圾焚烧过程中产生大量的余热, 如垃圾热量为5020k J/kg (1200kcal/kg) , 则1t垃圾焚烧就会产生1394k W的热能, 如直接排放不仅浪费能源, 还会对周边环境产生很大的热污染。在有关城市生活垃圾污染防治的政策中, 对垃圾焚烧处理产生的热能应当尽可能的进行回收利用, 这对于生活垃圾焚烧的余热回收来说, 指明了一条重要的道路。

1. 余热利用技术的现状和发展

1.1 国内外余热利用的发展

垃圾焚烧技术发展早期就开展了余热利用的实践。1886年运行的英国Oldham垃圾焚烧厂是世界上第一座利用垃圾焚烧余热发电的焚烧厂, 1905年在纽约建立的Delancey Street垃圾焚烧厂是美国第一座利用余热发电的焚烧厂。到1978年, 西欧有60%运行的垃圾焚烧厂设置了余热锅炉, 占总垃圾焚烧处理量的76%。20世纪60年代, 日本引进欧洲焚烧技术, 垃圾处置规模在300t/d及以上的焚烧厂均设有能源回收系统。对于当前国外的垃圾焚烧余热利用技术进行分析, 可以发现, 对生活垃圾的焚烧余热进行回收, 能够大大提高发电效率, 这也是一种重要的发展趋势。就我国当前的发展情况而言, 由于起步比较晚, 在技术上还有待提高。因此, 需要借鉴国外的先进经验, 将垃圾焚烧与发电、供热相结合, 既提高了经济效益, 又提高了社会效益。

1.2 常用余热利用技术参数

当前普遍采用的蒸汽参数已从1.5MPa/200℃逐步提高到中温中压4Mpa/400℃, 个别焚烧厂的蒸汽参数已达到次高压次高温6.4MPa/450℃。中温中压、次高压次高温已经成为垃圾焚烧厂的主流运行参数。两个都是比较成熟的技术, 在设计与制造方面不存在问题, 主要的区别是过热器的材质问题。对于垃圾焚烧炉来说, 提高温度对于材质的耐热性和高温腐蚀有着比较高的要求。后者的主要作用是提高主蒸汽的温度与压力, 从而使得蒸汽焓值增加, 汽轮机在出口与进口之间的压差也大大的增加, 在相同条件下汽轮机的做功能力也得到了提高, 所转化的能力也大大增加, 从而在很大程度上提高了电厂的热效率。采用次高温和次高压技术之后, 使得主蒸汽的参数也有了改变, 对热机的制造成本也提高了, 因此设备的初投资也提高了。

1.3 余热利用技术发展制约因素

垃圾发电量比较低的一个重要原因是蒸汽的参数比较低。要保证垃圾焚烧电厂的热能效率提高, 就需要对主蒸汽的参数进行提高。在我国垃圾焚烧电厂中, 余热锅炉主蒸汽参数多数为中温中压:4.0MPa, 400℃。

由于组成生活垃圾的种类比较多, 而且在分类收集方面的做法也不完善, 所以会有一些塑料、橡胶以及硫、氯等物质的存在, 也有一些具有腐蚀性的物质, 因此会对垃圾发电厂中的过热器造成很大的腐蚀。对于垃圾焚烧厂来说, 最大的问题是温度的升高, 但是在近年来, 经过不断的研究与改进, 越来越多耐高温腐蚀材料在垃圾焚烧炉的过热器上得到了运用, 从而大大提高了蒸汽的问题, 提高了垃圾焚烧处理的热效率。

2. 生活垃圾焚烧余热利用方式及途径

余热回收方式的选择取决于余热的利用途径和特点、工艺设备的需要以及经济因素。主要的利用方式包括水冷却型、半余热回收型和全余热回收型。主要利用途径包括:发电并网、发电自用、厂内自用蒸汽、外供工业/采暖用汽、供热水等。

3. 实例分析

某焚烧厂配置2台300t/d机械炉排焚烧炉, 在余热锅炉中, 所采用的是全悬吊立式自然循环锅炉, 一共有2台, 每台的额定蒸发量为27.3t/h。在汽轮发电机组中, 所采用的是纯凝式汽轮发电机组, 一共有2套, 装机容量为2×6MW。烟气净化采用“SNCR+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘”的组合式工艺, 烟气排放满足生活垃圾排放标准要求。

垃圾焚烧产生的热量, 经余热锅炉将纯水加热成中压过热蒸汽, 供汽轮发电机组发电, 而达到余热回收利用的目的。

余热回收系统的设备主要由锅炉本体 (膜式水冷壁、蒸发器、过热器、汽包、省煤器、本体管路及附件等) 、余热锅炉主蒸汽系统、锅炉给水系统、空气预热器及锅炉吹灰系统等构成。

项目建设后, 年处理生活垃圾21.9万吨, 年发电量达到8160万k Wh, 除去厂用电外, 年对外供电可达到6667万k Wh, 取得了较好的社会、环境、经济效益。

结束语

当前, 随着人们生活水平的提高, 所产生的生活垃圾越来越多, 如何将这些垃圾变废为宝, 是值得深思的一个问题。因此, 要加强垃圾处理方式的研究, 从而更好的降低资源的浪费, 达到保护环境的目的。

摘要：当前, 随着垃圾收运体系的不断完善、城市人口的快速增长, 生活垃圾产量大幅度增加。相比于填埋和堆肥处理方式, 垃圾焚烧发电处理方式具有占地面积小、垃圾减容减重明显 (减容率达90%, 减重率达80%90%) 、环境污染较小等优势。通过对焚烧余热进行利用, 可以实现生活垃圾的资源化处置。基于此, 文章就生活垃圾焚烧处理的余热利用方式进行分析。

关键词：生活垃圾,焚烧处理,余热利用