生活垃圾焚烧发电厂工程实例

生活垃圾焚烧发电厂工程实例

韦立新 黄文清

（广西华蓝设计（集团）有限公司，广西，南宁 530011）

摘要：介绍加煤助燃循环流化床焚烧炉在来宾市垃圾焚烧发电厂工程应用实例

关键词：循环流化床焚烧炉 垃圾 发电

一 前言

六十年代以前，由于垃圾燃烧处理工艺和烟气处理技术无法控制，主要是受生活垃圾焚烧后产生的HCl 、Cl 2、SO x 、NO x 、CO 2等酸性腐蚀性气体，在垃圾特有燃烧工况下极易使锅炉内与烟气接触的受热金属产生高温腐蚀，同时垃圾焚烧后产生的剧毒致癌废气（主要是二恶英dioxins ）长期得不到有效解决的制约，垃圾焚烧发电处理方法一直未能得到广泛利用。到60年代中后期，随着垃圾焚烧处理工艺和烟气处理技术的不断进步，垃圾焚烧发电处理方法在欧美日等发达国家得到迅速普及和发展。

80代末期，我国以焚烧生活垃圾发电为目的，以实现垃圾减容、灭菌和无害化处理的循环利用技术开始出现。垃圾焚烧发电、供热利用方式主要是设置焚烧锅炉，利用锅炉产生的蒸汽供热、发电，有效实现生活垃圾由化学能向热能——电能的高效转换。我国在吸收引进国外先进技术的基础上，自主研发的焚烧技术和设备近年来得到迅速发展。如杭州新世纪能源环保工程股份有限公司、温州伟明环保有限公司自行开发设计的二段式垃圾焚烧炉等已在一些城市的垃圾焚烧项目中获得应用；中国科学院、清华大学、浙江大学等单位研制的以适应我国城市生活垃圾热值低、水分多、成分复杂的各具特色的循环流化床焚烧炉已在国内不少城市投入使用。

虽然不同燃烧技术的生活垃圾发电厂的燃烧系统及焚烧炉的炉体结构各不相同，但垃圾焚烧炉的设计都必需充分考虑到垃圾在炉内停留时间、燃烧温度以及烟气在炉内的停留时间和充分紊流，从而达到垃圾中固体和气体完全燃烧，并控制恶臭及抑制二恶英的产生。由于我国生活垃圾厨余较多，垃圾水分大，热值低，采用添加煤助燃循环流化床焚烧炉焚烧生活垃圾，可保证垃圾燃烧状况的稳定和完全燃烧，在投煤助燃运行及采用针对二恶英的烟气处理装置措施后，二恶英的排放量完全可以降低到对环境无害的安全水平[1]。

下面以来宾市垃圾焚烧发电厂工程设计实践为例，介绍煤助燃循环流化床焚烧炉在生活垃圾焚烧发电厂的应用。

二 来宾市垃圾焚烧发电厂工程简介

该工程是广西第一个城市生活垃圾焚烧发电综合循环利用的BOT 项目，系统主要由垃圾储存及输送给料系统、焚烧与热能回收系统、烟气处理系统、灰渣收集与处理系统、给排水处理系统、发电系统、仪表及控制系统等子项组成，工程项目设计日处理生活垃圾500吨，装备2台250吨/日循环流化床焚烧炉和两组7.5MW 凝汽式发电机，同时配套建设10.5KV/35KV升压站、生活垃圾＋煤＋甘蔗叶燃料输送系统和水、电、气辅助设施及“三废”处理系统。

本工程选用的循环流化床焚烧炉由无锡太湖锅炉有限公司生产，目前该类焚烧炉已在宁波、东莞、嘉兴等城市垃圾处理中投入运营。从已投入运行的循环流化床焚烧炉运行检测结果分析，焚烧炉在燃烧低位热值生活垃圾并添加辅助煤（其混合物低位发热量在8700kJ/kg）的情况下，在烟气净化系统仅采用Ca(OH)2

作为吸收剂不加活性碳时，各项排放指标全部达到我国生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001），二恶英等主要指标达到欧盟污染控制标准，用灰渣制砖各项检测指标均不超过相关标准限值[2]。

循环流化床焚烧炉基本技术资料

1、技术特性：

设计燃料 城市生活垃圾+烟煤 燃料配比（重量） 80%+20%

设计燃料热值 8700 kJ /kg 额定垃圾处理量 250 t/d

燃烧温度 850～950 ℃ 起动用燃 柴油

助燃用燃料 煤 烟气净化 半干法脱酸塔、布袋除尘 灰渣热灼减 ＜3.0 ％

2、技术参数：

额定蒸发量 38 t/h 额定蒸汽压力 3.82 Mpa

额定蒸汽温度 450 ℃ 给水温度 105 ℃

连续排污率 2 ％ 冷风温度 20 ℃

一次风热风温度 204 ℃ 二次风热风温度 178 ℃

一、二次风比例 2：1 排烟温度 160 ℃

设计热效率 >82 ％

三 焚烧系统工艺流程

垃圾焚烧及烟气处理系统工艺流程组成见下图1所示。

焚烧系统和设备组成介绍如下：

1、垃圾贮存与输送给料系统：由垃圾贮坑、抓吊和输送给料设备等组成。垃圾坑起着贮存、调节、熟化、均化、脱水的作用，其容积可储存7～10天垃圾。设有垃圾抓斗吊车2台，其功能是将垃圾从贮坑抓到料斗和对垃圾进行翻动。2台垃圾焚烧炉并列布置，两台炉共用1条煤助燃输送线，垃圾输送给料则每台炉配备1条；煤助燃输送线采用胶带输送设备，垃圾输送给料由胶带输送机、链板输机和拨轮给料机等组成。考虑当地有廉价丰富的甘蔗叶，在垃圾料斗旁设一条输送带，需要时输送甘蔗叶与垃圾混合燃烧，减少煤的消耗以降低运行成本。垃圾坑中垃圾臭味是垃圾焚烧发电厂臭味的主要来源，为使垃圾坑形成负压不致臭气外逸，一次风机吸风口设计从垃圾坑中抽取，二次风机吸风口设计从垃圾输送廊抽取，同时在土建设计、施工时注意采取有效措施，以保证垃圾坑区域和垃圾输廊的密封严密性。在垃圾卸料间和储坑屋顶设无动力排气扇，保证停炉时臭气外排。

2、焚烧与热能回收系统：由循环流化床焚烧炉和鼓、引风机、罗茨风机等燃烧空气系统的辅助设备组成。焚烧炉由流化床、悬浮段、高温旋风分离器、返料器和外置换热器等部分组成。在旋风分离器的烟气出口布置对流管束，尾部烟道依次布置有省煤器和一、二次空气预热器。外置换热器采用空气流化、高温循环物料为热载体，使高低温过热器管束布置在酸性腐蚀气体浓度极低的返料换热器内，降低了过热器管束与垃圾焚烧产生的腐蚀气体直接接触发生高温腐蚀的条件，有效地解决垃圾焚烧高温腐蚀问题。采用垃圾与煤混烧，国内外试验及实际运行数据表明在垃圾中掺煤量达到一定比例（

3、烟气处理系统 ：主要由脱酸反应塔、布袋除尘器、给粉系统、增湿器、飞灰回送循环和排灰系统等组成，

图2 烟气处理系统工艺流程图

该系统的消石灰和循环灰在循环流化脱酸塔中形成强烈流化湍流，并在形成巨大的反应表面上进行脱酸反应和增湿干燥。设置在脱酸塔出口的惯性分离器，可有效地降低袋除尘器入口浓度和除尘器负荷。另外在脱酸塔出口烟道中喷入活性炭, 可有效地去除烟气中的重金属和二恶英，保证烟气排放达到国家规范要求。由于系统的脱酸反应过程采用在绝热饱和温度以上进行，水分汽化后进入烟气，故没有废水产生。整个烟气处理系统的附属设备均设置在一个钢架单元内，设备占地面积小、投资省、水耗量少、吸收剂利用率高，反应产物呈干粉状态易于处理。

4、垃圾渗沥液处理系统 ：垃圾渗沥液为高浓度废水，采用高温热解方法由泵将垃圾贮坑收集的渗沥液喷入焚烧炉内燃烧处理。垃圾的含水率直接影响垃圾的低位热值。根据有关单位测试，每脱1％的水分，垃圾的热值约可增加～100kJ/kg。在夏季，南方垃圾含水率高时，可脱出20％的水分，其它季节脱水率约10～15％。因此，在南方垃圾要求垃圾坑设有完善而有效的渗沥液排导和收集系统尤其重要，否则，垃圾将被浸泡在渗沥液中影响垃圾焚烧。为保证垃圾渗沥液导排和收集，垃圾坑底设≥2％的斜坡，底部设置收集沟。在垃圾坑墙壁的一侧做人工通道，并沿垃圾坑墙壁的不同高度设排水格栅，形成渗沥液排出和人工清理的通道，渗沥液可沿垂直和水平方向通过隔栅流入通道的收集沟，进入收集池；清理人员可进入通道清理淤泥和清理、更换隔栅，隔栅设在靠近卸料门侧，因为这一侧的垃圾一般不会堆积较长时间，以保持排导系统的畅通。

5、灰渣收集与处理系统：垃圾焚烧产生的固体废弃物主要是飞灰和炉渣。飞灰及炉渣分开收集。根据甲方提供的杭州乔司800t/d垃圾焚烧电厂的灰渣经浙江省环境监测站按《危险废物鉴别标准－浸出毒物鉴别》的测定，其有害物质浓度小于该标准值，不属于危险废物[2]。故本项目的炉渣考虑作建筑或路基材料综合利用。飞灰则采用大型灰罐储存，计划对飞灰作进一步测定后再作单独安全处理或综合利用。

6、给排水处理系统：全厂用水由河边泵站和市政管网供给。在厂区设置循环冷却系统供厂区设备使用，其用水由河边泵站供给。锅炉给水采用除盐加混床除盐工艺，以保证锅炉给水符合相关技术标准要求。厂区清洗废水、生活污水采用SBR 法即序批式活性污泥法处理达《污水综合排放标准》Ⅰ级标准后排放。

7、发电系统：设置2台7.5MW 凝汽式汽轮发电机，2台1000KVA 38.5/10.5KV主变压器， 10KV 母线经主变压器升压至35KV 接入当地电力网，发配电系统采用微机型保护测控装置。

8、仪表及控制系统：垃圾输送给料系统、焚烧系统、热能利用系统和烟气净化系统等采用先进的DCS 控制系统，总线式结构和分布式I/O接口。

根据该循环流化床焚烧炉说明书介绍，该炉主要有以下优点[3]：（1）适应性广：以循环灰作为热载体，蓄热性强，垃圾经气流搅动，燃烧稳定性好，垃圾可燃烧范围宽，垃圾减容率超过90％，灰渣热灼减量小于3％。（2）自平衡返料系统简单可靠：焚烧炉采用自平衡返料器。返料系统由分离器灰斗、料腿、U 型阀构成，高压风多点布置，保证可靠返料，返料量大，负荷适应范围广，运行操作简单可靠。（3）环保性好：焚烧炉运行温度稳定控制在850－950℃范围，炉膛温度分布均匀。辅助加煤可使可燃气体在较高的温度充分燃烧，彻底破坏二恶英等有害成分，同时采用分级配风控制炉内合理的氧浓度分布，使NOx 产生量大为减少。（4）换热器外置布置使过热器不须采用耐高温腐蚀特殊材质（目前主要选用镍基合金材料），从而可选用常规中温中压锅炉材料，降低了设备造价。（5）流化床设计结构使大块不燃物和金属容易排除，系统无需复杂的破碎和筛分等预处理工序，节省处理系统投资。（6） 床下点火成功率高：焚烧炉采用床下热烟气发生器点火。点火用油在热烟气发生器内筒燃烧，产生高温烟气，点火成功率100%。

（7）有效防磨措施：炉膛密相区、炉顶区域、分离器入口烟道为密焊销钉再浇注耐磨耐火材料；回料器内壁及隔墙由耐磨耐火材料浇注而成，在结构上设计有独特的防磨措施，较好地解决了对流受热面的磨损问题。

四 结语

近年来我国城市经济发展迅速，但由于城市基础设施相对薄弱，城市垃圾处理已成为城市基础设施日益迫切的建设任务。我国人多地少，加煤助燃循环流化床焚烧发电设备目前已可以完全国有化，垃圾单位日处理造价仅为同类项目平均水平的60％，为我国中小城市的生活垃圾处理实现 “无害化、减量化和资源化”目标提供了支持，可以预见来宾市垃圾焚烧发电厂作为广西第一个城市生活垃圾发电厂，在财力有限和能源和土地资源日益紧张的形势下，将为广西乃至西部不发达中等城市的生活垃圾处理方式的选择提供有益的参考。

参考文献：

[1] 冯立斌，张衍国，吴占松，郭亮，城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治[J]. 工业与技术 1999，（2）: 16-18.

[2] 《来宾市垃圾焚烧发电厂初步设计》说明书；

[3] 无锡太湖锅炉有限公司WB-38/3.82-T锅炉说明书；

ENGINEERING APPLICATION EXAMPLE OF MSW DISPOSAL GENERATE ELECTRICITY

WEI Li-xin HUANG Wen-qing

(Guangxi Hualan Design (Group)Co.,Ltd.,Nanning 530011,China)

Abstract: Introduce an engineering application example of MSW disposal generate electricity in LaiBin garbage incineration power plant

Key words: circulating fluidized incinerator garbage generation electricity

作者简介：韦立新（1966-），男，广西华蓝设计（集团）有限公司，主要从事热能动力工程设计。 E-mail ： 联系电话：0771-2422020-828