[科普中国]-垃圾发电供热锅炉

简介

目前, 我国北方城市区域性锅炉或分散锅炉燃用煤炭, 不但增加烟气SO2 和烟尘的排放量, 污染环境, 而且变相加剧了我国的能源危机。为了改善大气质量, 合理运用有限的煤炭资源, 采用逐年快速取缔区域性锅炉和分散锅炉, 已成为我国供热领域治理城市大气污染、提高能源利用率的重要措施。

近年来, 我国工业用热需求量增大, 民用采暖和生活用热迅速增加, 原来不装采暖设施的城市,在新建筑中也要求加装采暖设施。在已有供热设施的286个城市中, 其供热发展速度明显落后于城市化发展速度, 每年需要新增供热机组1。

垃圾焚烧处理随着我国城市规模扩大和城市化进程的加速, 城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加, 各种难以及时处理的工业垃圾和城市生活垃圾已对人们的生存环境构成巨大的威胁。利用城市生活垃圾供热是解决城市生活垃圾问题的理想方法之一。目前, 我国人均年产垃圾400kg, 无害化处理仅为35.7%, 如果将其中的1/3有效用于发电供热, 相当于我国每年节省煤炭2.1×107t。

垃圾焚烧目的是尽可能焚毁废物, 使被焚烧的物质变为无害和最大限度减容, 减少新污染物质产生, 避免造成二次污染。焚烧处理最大优点是减量效果好, 使焚烧废物体积和重量减少90%以上。将垃圾焚烧产生的热能用于供热, 使城市垃圾成为新能源, 既有利于环境保护, 又可获得较明显的经济效益和社会效益。

垃圾焚烧系统垃圾发电供热是利用特殊的垃圾焚烧设备,以城市工业和生活垃圾作为燃烧介质进行发电供热的一种新型方式。垃圾焚烧技术已经发展了130 年, 其焚烧设备已经日臻完善并得到了广泛应用。垃圾焚烧系统主要有以下几种方式:

a.垃圾层燃焚烧系统。采用滚动炉排、水平往复推饲炉排和倾斜往复炉排(包括顺推和逆推倾斜往复炉排)等, 垃圾不需要进行严格的预处理。滚动炉排和往复炉排的拨火作用强, 比较适用于低热值、高灰分的城市垃圾焚烧。

b.流化床式焚烧系统。采用垃圾悬浮燃烧,气与垃圾充分接触, 燃烧效果好。流化床燃烧需要颗粒大小均匀的燃料, 燃料给料均匀, 难以焚烧大块垃圾, 因此流化床式焚烧系统对垃圾的预处理要求严格, 限制了其在工业废弃物和城市垃圾焚烧领域的发展。

c.旋转筒式焚烧炉。将垃圾投入连续、缓慢转动的筒体内焚烧, 直到燃尽, 能够实现垃圾与空气的良好接触, 充分的燃烧。西方国家多将该类焚烧炉用于有毒、有害工业垃圾的处理。

d.熔融焚烧炉。目前还处于开发阶段, 是用高温熔融铁水作为焚烧炉料, 温度高达1 400 ℃,垃圾投入炉中便迅速熔化或气化, 是二次污染极少的新型锅炉。

目前, 我国自主研制的垃圾焚烧炉技术发展很快, 已由固定炉排垃圾焚烧炉发展到循环流化床锅炉。但是, 我国焚烧炉仅以焚烧为主, 烟气的处理及热能回收技术相对比较落后, 自动化程度仍较低。深圳已建成国内第一条使用国产化设备80%以上的大型现代化垃圾焚烧发电设备厂2。

供热锅炉垃圾焚烧改造方案为了节约能源、减少城市污染、改善环境的供热工程, 改造即将取缔区域性锅炉和分散锅炉为焚烧垃圾炉的工程已势在必行。

通过对区域性锅炉和分散锅炉的“垃圾化”改造, 可以改变目前我国燃煤不足的局面, 降低新建供热项目的投资额度, 杜绝因拆除原有可利用设备而产生的不必要浪费。

1 完全燃烧生活垃圾

如果区域性锅炉和分散锅炉完全燃烧生活垃圾, 就相当于拆除原有设备, 重新购置国产或进口垃圾焚烧锅炉、配套国产汽轮机组和公用系统辅助设备, 等同新建一座垃圾发电供热厂, 原有的设备利用率不高, 一次性投资过大, 回收周期较长。另外, 需要政府提供处理大量垃圾补贴费用, 数额为垃圾填埋处理补贴费的2 倍以上, 同时需要大幅度提高上网电价才能保证维持正常的生产运行。

2 生活垃圾与煤掺烧

我国城镇垃圾热值为4.18 MJ/kg, 需要加装垃圾预处理设备, 对现有燃煤锅炉进行改造, 可利用原有的汽轮机发电机组及公用系统设施, 可以大大降低投资额度, 只要政府补贴等同于垃圾填埋处理费用和优惠的上网电价, 就完全可以保障正常的生产, 但要考虑垃圾预处理、焚烧炉高温腐蚀和焚烧炉的尾气处理问题。

3 垃圾焚烧炉与燃煤炉联合运行

为了处理城市的生活垃圾, 充分利用热电厂原有的设备设施, 可采用垃圾焚烧炉与燃煤锅炉联合运行的方式。为避免垃圾焚烧炉过热器产生高温腐蚀, 过热蒸汽参数宜小于400 ℃。利用燃煤锅炉负荷调节性能好、燃烧效率高特点, 将垃圾焚烧炉过热蒸汽与燃煤锅炉的饱合蒸汽混合后,引入燃煤锅炉过热器再用于发电和对外供热。垃圾焚烧炉与燃煤炉联合运行, 增加了发电量, 只要给予部分电量优先上网和补贴等同于垃圾填埋处理费用, 其经济效益非常明显, 具有很大的社会推广价值3。