國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》的通知
越來越火的垃圾焚燒發(fā)電 你知道多少?
越來越火的垃圾焚燒發(fā)電 你知道多少?——光大環(huán)保有限公司總經(jīng)理蔡曙光近日對中新網(wǎng)能源頻道表示:“解決垃圾圍城,減量化是下面要做的工作,但是這個過
——光大環(huán)保有限公司總經(jīng)理蔡曙光近日對中新網(wǎng)能源頻道表示:“解決垃圾圍城,減量化是下面要做的工作,但是這個過程需要3-50年才能完成。由于垃圾分類不理想,我國的生活垃圾基本都是混合垃圾,而焚燒是目前處理混合垃圾的最好方式。”
——依照《“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》,預(yù)計到2015年年底,我國投產(chǎn)和在建的生活垃圾焚燒發(fā)電廠將超過300座。
——談到對未來國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的發(fā)展,蔡曙光表示:“未來,垃圾焚燒發(fā)電不會衰,只會增。”
那么,你對垃圾發(fā)電技術(shù)了解多少呢?我們一起來看一看
垃圾焚燒處理法垃圾的燃燒過程,本質(zhì)上是質(zhì)量傳遞、熱傳遞、動量傳遞、化學(xué)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)變化等物理化學(xué)反應(yīng)綜合在一起的一個復(fù)雜過程。其中,垃圾焚燒余熱的利用成為人們普遍關(guān)注的問題,其利用方式主要有三種:發(fā)電、供熱和熱電聯(lián)產(chǎn),受我國可再生能源的影響,絕大多數(shù)垃圾焚燒余熱都是用于發(fā)電,極少部分開始用于供熱或熱電聯(lián)產(chǎn)。
垃圾焚燒發(fā)電工藝條件
城市生活垃圾能否采用焚燒處理技術(shù),取決于垃圾中可燃質(zhì)含量、低位發(fā)熱值和垃圾含水率。一般要求,生活垃圾可燃成分為30%~40%以上,低位發(fā)熱值在3350kJ/kg以上,垃圾含水率50%以下,垃圾能夠自燃焚燒,但在此條件下垃圾焚燒,無法滿足爐膛內(nèi)煙氣850℃/2S的要求。生活垃圾低位發(fā)熱值在6280kJ/kg以上,可以實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒,不但可以滿足爐膛內(nèi)煙氣850℃/2S的要求,而且可以滿足工質(zhì)發(fā)電的需要,有效利用能源,建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠。
目前,國內(nèi)城市生活垃圾人均生成量為(0.8~1.3)kg/人˙d,一般取1.1kg/人˙d為設(shè)計依據(jù)(包括所有在本地區(qū)生活的人口)。目前,國內(nèi)已建成焚燒設(shè)施的城市,生活垃圾低位熱值大多在5000kJ/kg上下,含水率一般大于50%,與發(fā)達國家城市相比,其特征是熱值低、含水率高、組分成分變化大,垃圾焚燒有一定難度,垃圾焚燒鍋爐熱效率較低。在蒸汽參數(shù)方面,通常垃圾焚燒廠余熱鍋爐蒸汽參數(shù)為中溫中壓參數(shù)(4MPa和400℃)。
若提高蒸汽參數(shù)將有助于提高余熱利用效率,提高發(fā)電量,增加垃圾廠的收入,但同時也加劇了余熱鍋爐材料的腐蝕,縮短了設(shè)備的使用壽命,增加了折舊成本。廣州李坑垃圾焚燒發(fā)電廠一期工程鍋爐參數(shù)為5.4MPa,490℃,達到次高壓參數(shù),采用次高溫次高壓參數(shù)的經(jīng)濟性和對中國國情的適應(yīng)性目前仍在探索中。
垃圾焚燒技術(shù)類型及特點
層燃爐技術(shù)
這種焚燒方式不需對入爐垃圾作嚴格的預(yù)處理,活動爐排的機械運動能實現(xiàn)對垃圾的攪動與混合,可防止垃圾進爐后遇到強熱產(chǎn)生表面固化,進而影響垃圾內(nèi)部傳熱和氣體流動,以致延長垃圾的燃燒時間,導(dǎo)致不完全燃燒。垃圾的干燥、著火、燃燒及燃燼等一系列過程都在爐排上進行,故處理效率高;垃圾層均勻,燃燒較穩(wěn)定、完全,飛灰量少。
回轉(zhuǎn)爐技術(shù)
回轉(zhuǎn)窯焚燒爐通常包括廢棄物接納貯存、進料、爐體、廢熱回收和二次污染控制等部分。窯身為一微傾斜布置、低速回轉(zhuǎn)的圓筒,垃圾從高端送入,在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)燃燒,直至燃燼從下端排出。有水冷壁式和耐火磚襯式兩種。其中,前者有水冷壁沿回轉(zhuǎn)筒周向排列,以吸收焚燒后放出的熱量,降低筒體溫度。
筒體下部設(shè)置風(fēng)室,空氣由水冷管進入,穿過底部料層,混合較均勻。耐火磚襯式的筒內(nèi)壁用耐火磚襯里,蓄熱量大,燃燒溫度高,但其空氣由筒體一端送入,致使筒中心空氣過剩,而筒底部得不到應(yīng)有的空氣,同時因其筒體重、慣量大、轉(zhuǎn)速低,因而垃圾的翻動和攪拌不充分,燃燒速度和效果不如水冷式。
流化床技術(shù)
流化床焚燒爐物料處于懸浮狀態(tài),空氣與垃圾充分接觸,煙氣流速高,燃燒效果好,分級燃燒有效降低氮氧化物的排放、低成本脫硫、灰渣易于綜合利用、負荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒穩(wěn)定。但是,流化床一般難以焚燒大塊垃圾,因此對垃圾的前分選和破碎工序要求嚴格,由此限制了其在工業(yè)廢棄物和城市垃圾焚燒領(lǐng)域的發(fā)展。另外,由于垃圾和砂粒在爐內(nèi)呈流化狀態(tài),加上補充燃煤,所以煙氣中的粉塵含量較大,除塵器負擔加重,飛灰量增多,處理費用增加。近年來,由于煤價的上漲,飛灰量大、需要預(yù)處理等原因,使得流化床垃圾焚燒爐在我國的應(yīng)用和發(fā)展受到一定的制約。
主要問題及解決對策
二噁英
二噁英即多氯代二苯并惡英和多氯代二苯并呋喃的通俗名稱,具有強致癌性。主要是由于燃料中本身含有的二噁英在燃燒中未被破壞、燃料不完全燃燒或固體性灰表面發(fā)生異相催化反應(yīng)合成二噁英。垃圾在燃燒溫度850℃時會產(chǎn)生二噁英,目前主要的解決辦法就是把爐膛溫度控制在1200℃以上,生成物中將不包含二噁英前驅(qū)物,大大降低后期的重新合成幾率,但當排煙溫度冷卻到300~500℃時,會重新組合生成二噁英,一般采用急冷技術(shù)使煙氣急速冷卻到200℃以下,從而減少煙氣在二噁英合成溫度區(qū)的停留時間,扼制其再合成,但這種溫度控制在技術(shù)上要求較高,急冷的方法也不利于焚燒余熱的利用,而且高溫除塵技術(shù)現(xiàn)在還不過關(guān)。
目前,在燃燒中通常采用“3T+E”的原則,即提高爐膛溫度(Temperature)、提高在高溫區(qū)的停留時間(Time)、提高爐膛內(nèi)混合強度(Turbulent)和過量空氣系數(shù)(Excessair),對垃圾進行充分燃燒,使得垃圾中二噁英及其前驅(qū)物充分分解,但顯然這樣會增加NOx排放濃度,造成另外的污染物負擔。此外,燃燒中通過投加硫、鈣的化合物及其它堿性化合物等對氯源進行控制,可以降低二噁英的排放,但是離完全控制其污染,還有一定距離。對于已經(jīng)產(chǎn)生的煙氣中的二噁英可以采用活性炭吸附、催化分解、紫外光分解、微生物降解和綜合靜電煙氣凈化等方法進行處理。
但二噁英的去除要從源頭上控制才是根本所在
一般認為,有氯和金屬元素存在條件下的有機物燃燒均會產(chǎn)生二噁英,垃圾中含有的大量有機氯化物(如聚氯乙烯翅料、氯苯等)是焚燒過程中二噁英的主要來源。垃圾在焚燒前的分選,不但可以有效控制二噁英氯源,而且可以最大限度地回收利用物質(zhì)資源。但是分選工作量大、工作環(huán)境惡劣和自動化程度不高等因素使其可行性大大降低。垃圾分類回收,是垃圾資源化的必然要求,也是垃圾收集方式的一種必然趨勢,我國應(yīng)盡快根據(jù)國情積極完善垃圾分類回收系統(tǒng)和提高垃圾綜合治理技術(shù)。首先應(yīng)加強對公眾的環(huán)境意識教育,采取道德和法律雙管齊下的方針,來推動垃圾分類回收;其次,政府應(yīng)完善分類體系,統(tǒng)一標準,建設(shè)方便的垃圾分類收集運輸裝置,如垃圾分選中心,大件垃圾處理設(shè)施,綠化垃圾堆肥設(shè)施等,這樣才可能做到真正意義上的分類處理;此外,垃圾分類回收應(yīng)制定相應(yīng)產(chǎn)業(yè)政策,采取市場化運作的方式。
焚燒飛灰
垃圾在焚燒時會產(chǎn)生5%左右(質(zhì)量分數(shù))的垃圾焚燒飛灰。垃圾焚燒飛灰中除了含有大量二惡英外,還富集了垃圾中的大部分重金屬元素(Pb、Cd、Cr等)和易溶鹽類,因此,需將垃圾焚燒飛灰作為危險固體廢物進行處置,配套建設(shè)危險廢物處理場。
目前對垃圾焚燒飛灰主要采取直接密封填埋、水泥固化后填埋、熔融固化后填埋和化學(xué)穩(wěn)定化后再填埋等處置方式。倪文等提出了“燒制陶粒”、“作為凝石成巖劑的原料”和“作為UASB和EGSB廢水處理裝置的生化反應(yīng)促進劑同時回收重金屬”3種資源化利用垃圾焚燒飛灰的方案,值得深入研究和進行產(chǎn)業(yè)化推廣。
垃圾焚燒滲濾液
垃圾焚燒滲濾液與垃圾填埋場水質(zhì)特征不同,具有COD高(可達70000mg/L),BOD5/COD高,NH3-N高;金屬離子含量高;水質(zhì)變化大、毒性大、難處理等特點。垃圾焚燒廠滲濾液的排放標準《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)遠高于垃圾填埋場滲濾液的排放標準《生活垃圾填埋污染控制標準》(GB1688-1997)。目前對垃圾焚燒滲濾液尚無成熟完善的系統(tǒng)處理工藝,處理研究主要集中在膜生物反應(yīng)器、電解、催化濕式氧化(CWAO)、人工濕地處理等方法,但處理費用較高,因此,尋找經(jīng)濟、高效的處理工藝就成為解決垃圾焚燒滲濾液二次污染問題的當務(wù)之急。
說明:本文技術(shù)信息作者為劉亭亭,季鳴童;圖文無關(guān)