大型CFB鍋爐摻燒生物質(zhì)及城市固廢可行性分析

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源十分豐富，有6億～8億t。然而數(shù)據(jù)顯示，許多地區(qū)都剩余大量秸稈，特別是山東、福建、四川、河南、河北等省，秸稈資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，這些地區(qū)對(duì)秸稈的利用依然停留在以飼料、傳統(tǒng)生活燃料、還田肥料為主，雖然也有部分地區(qū)用秸稈生產(chǎn)乙醇和生物質(zhì)原油，但秸稈的總利用率仍較低。同時(shí)，由于資源化利用處理成本高、處理技術(shù)不成熟、勞動(dòng)力不足等原因，我國(guó)很多地區(qū)秸稈利用率低，農(nóng)民以焚燒的方式處理秸稈，造成煙氣對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。

城市固廢包括生活垃圾、一般工業(yè)固體廢棄物、生活污泥等。本文所述“一般工業(yè)固體廢棄物”是指鞋業(yè)、針織、服飾、繡花等企業(yè)在制造產(chǎn)品的過(guò)程中剩余的無(wú)法再用于加工產(chǎn)品的剩余廢料、碎料及下腳料，一般也稱(chēng)為“邊角余料”，其生成量占總用料的比例高達(dá)30%～40%。邊角料無(wú)序堆放，不僅影響城市形象，而且存在火災(zāi)隱患，邊角料堆場(chǎng)火災(zāi)事件屢見(jiàn)不鮮，對(duì)環(huán)境造成污染的同時(shí)會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失。尤其是生產(chǎn)企業(yè)的密集地，邊角料處置利用更使得當(dāng)?shù)仄髽I(yè)及環(huán)保部門(mén)束手無(wú)策，地方既要發(fā)展生產(chǎn)又要保護(hù)環(huán)境，所以邊角料無(wú)害處理成為人們亟待解決的問(wèn)題。

CFB鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、氮氧化物(NOX)排放低、易于實(shí)現(xiàn)灰渣利用等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大型工程化利用生物質(zhì)及城市固廢。研究表明，生物質(zhì)及城市固廢具有一定熱值，且利用電廠(chǎng)本身已具有的除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)了垃圾的綜合利用，節(jié)約了寶貴的化石燃料，又可以保證固廢燃燒所產(chǎn)生的粉塵、SO2、NOX排放量滿(mǎn)足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，且與燃煤混燒可以有效抑制垃圾燃燒過(guò)程中二噁英的生成。因此，本文欲通過(guò)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的有效整合，實(shí)現(xiàn)社會(huì)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益多方共贏(yíng)。

1摻燒比例分析

根據(jù)初步分析數(shù)據(jù)，擬利用的生物質(zhì)、城市固廢(生活垃圾、工業(yè)固體廢棄物、生活污泥)，其熱值及數(shù)量情況如表1所示。

首先對(duì)各燃料特點(diǎn)進(jìn)行分析，現(xiàn)有1025t/hCFB鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷需要設(shè)計(jì)燃料量約140t/h，按每天20h計(jì)算，每天燃燒設(shè)計(jì)煤2800t。

1.1生活垃圾衍生燃料RDF

生活垃圾衍生物屬于低熱值(10467kJ/kg)，高水分(50%左右)、低灰分10%～15%，低硫分0.1%～0.2%燃料，折算灰分9.6g/MJ。

單獨(dú)摻燒生活垃圾分析：鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷需要設(shè)計(jì)燃料量約140t/h，按每天20h計(jì)算，每天燃燒設(shè)計(jì)煤2800t。相對(duì)設(shè)計(jì)燃料量而言，生活垃圾總量只有50t，份額較小，因此可以全部摻燒生活垃圾。

1.2工業(yè)固體廢棄物

工業(yè)固體廢棄物屬于較高熱值(20934kJ/kg)，低灰分2%～2.5%燃料。平均氯0.0147%，折算灰分1.0g/MJ。

單獨(dú)摻燒工業(yè)固廢分析：鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷需要設(shè)計(jì)燃料量約140t/h，按每天20h計(jì)算，每天燃燒設(shè)計(jì)煤2800t。相對(duì)設(shè)計(jì)燃料量而言，工業(yè)固廢總量有400t，占總?cè)剂狭康姆蓊~較高。按照每天燃燒2400t設(shè)計(jì)燃料，摻燒400t工業(yè)廢棄物，混合燃料的灰分為(2400×30%+400×2.0%)/2800=26.0%。從混合后的灰分來(lái)看可以摻燒全部工業(yè)固體廢棄物。

國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)，煤中所含的氯在鍋爐管的高溫腐蝕中起著很重要的作用。當(dāng)煤中含氯量達(dá)到一定值時(shí)，它的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了硫的作用。研究結(jié)果表明，當(dāng)煤中氯含量大于0.3%時(shí)，與氯有關(guān)的高溫腐蝕傾向嚴(yán)重。

若按上述摻燒比例，混合燃料的氯含量為：(2400×0%+400×0.147%)/2800=0.021%，氯含量較低，設(shè)備可以安全運(yùn)行。

1.3生活污泥

生活污泥屬于低熱值(5443kJ/kg)，高水分(30%左右)、低灰分25%。折算灰分45.9g/MJ，灰分較高。

從已有的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)講，每天200t污泥可以單獨(dú)由1臺(tái)爐或2臺(tái)爐焚燒，鍋爐的燃燒穩(wěn)定性是有保證的。由于污泥含水較高(30%左右)，發(fā)熱量低，從減少鍋爐磨損、降低排煙溫度、降低風(fēng)機(jī)電耗來(lái)講，摻燒量越少對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性影響越小。

1.4生物質(zhì)燃料

生物質(zhì)的熱值屬于低熱值(17727kJ/kg)，中等水分(10%左右)、低灰分12%燃料。高氯(參考值1%)，折算灰分為6.8g/MJ。

單獨(dú)摻燒生物質(zhì)分析：鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷需要設(shè)計(jì)燃料量約140t/h，按每天20h計(jì)算，每天燃燒設(shè)計(jì)煤2800t。相對(duì)設(shè)計(jì)燃料量而言，生物質(zhì)總量有200t，占總?cè)剂狭康姆蓊~較低。按照2630t設(shè)計(jì)燃料，200t生物質(zhì)混合來(lái)看，混合后的灰分為(2630×30%+200×12.0%)/2830=28.7%。從混合后的灰分來(lái)看可以摻燒全部生物質(zhì)燃料。

若按上述摻燒比例，混合燃料的氯含量為：(2200×0%+400×0.0147%+200*1%)/2800=0.0735%，設(shè)備可以安全運(yùn)行。

根據(jù)以上分析，最終混合燃料配比如表2所示。

這種混合燃料的燃燒特性主要考慮水分、灰分、氯離子的影響。

摻燒固廢后(燃煤2230t/d，摻燒生物質(zhì)200t/d、工業(yè)固廢400t/d、污泥200t/d、RDF50t/d)，燃料混合的熱值由20934kJ/kg降低到19548kJ/kg，水分由9%增加到9.9%，灰分由30%減少到24.5%。

燃料水分變化幅度較小，不考慮排煙溫度變化幅度，煙氣量可按鍋爐設(shè)計(jì)值計(jì)算。參考入爐煤質(zhì)分析日?qǐng)?bào)，相對(duì)于入爐煤熱值變化(19259～21771kJ/kg)來(lái)說(shuō)，摻燒城市固廢燃料對(duì)鍋爐效率的影響較小，含氧量及過(guò)量空氣系數(shù)可按設(shè)計(jì)值計(jì)算，最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)需進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)后得出。

2摻燒方式分析

2.1生活污泥

方式(a)：生活污泥經(jīng)污水處理廠(chǎng)脫水后運(yùn)送至公司現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪晾曬，然后經(jīng)輸煤系統(tǒng)與原煤混合入爐充分燃燒，從而達(dá)到資源化處理的效果，有效利用垃圾、污泥中的剩余熱值，減少原生垃圾及污泥因填埋對(duì)環(huán)境造成的持續(xù)污染問(wèn)題。其污泥摻燒方式如圖1(a)所示。