生活垃圾焚烧发电厂建设项目焚烧工艺方案论证

生活垃圾焚烧发电厂建设项目焚烧工艺方案论证 1.1 焚烧炉炉型选择 目前国内外应用较多、技术比较成熟的生活垃圾焚烧炉炉型主要有机械炉排炉、流化床焚烧炉、热解焚烧炉、回转窑焚烧炉等四类。 1、机械炉排炉 机械炉排炉采用层状燃烧技术，具有对垃圾的预处理要求不高，对垃圾热值适应范围广，运行及维护简便等优点。是目前世界最常用、处理量最大的城市生活垃圾焚烧炉。在欧美等先进国家得到广泛使用，其单台最大规模可达900t/d，技术成熟可靠。垃圾在炉排上通常经过三个区段：预热干燥段、燃烧段和燃烬段。垃圾在炉排上着火，热量来自上方的辐射和烟气的对流，以及垃圾层的内部。炉排上已着火的垃圾通过炉排的特殊作用，使垃圾层强烈的翻动和搅动，引起垃圾底部的燃烧。连续的翻动和搅动，也使垃圾层松动，透气性加强，有利于垃圾的燃烧和燃烬。 2、流化床焚烧炉 流化床技术在70年前便已被开发，之后在20世纪60年代用来焚烧工业污泥，在70年代用来焚烧生活垃圾，80年代在日本得到一定的普及，市场占有率达10%以上，但在90年代后期，由于烟气排放标准的提高和自身的不足，在生活垃圾焚烧上的应用有限。在国内，近些年来流化床焚烧炉得到了一定程度的应用，但该炉型多用于日处理垃圾500t以下规模的垃圾处理项目，且存在一定争议，有待进一步完善。 流化床焚烧炉的焚烧机理与燃煤流化床相似，利用床料的大热容量来保证垃圾的着火燃烬，床料一般加热至600℃左右，再投入垃圾，保持床层温度在850℃。流化床焚烧炉可以对任何垃圾进行焚烧处理，燃烧十分彻底。但对垃圾有破碎预处理要求，容易发生故障。另外，国内大部分流化床均需加煤才能焚烧。 3、热解焚烧炉 热解焚烧炉是指在缺氧或非氧化气氛中以一定的温度(500℃～600℃)分解有机物，有机物将发生热裂解过程，使之变成热分解气体(可燃混合气体)；再将热分解气体引入燃烧室内燃烧，从而分解有机污染物，余热用于发电、供热。热解技术使用范围广，可用来处理多种垃圾。但是，由于受到垃圾特性的影响，后续热解气的特性(热值，成分等)也不稳定，所以燃烧控制难，灰渣难以燃烬，且环保不易达标。此技术在加拿大和美国部分小城市得到少量应用。 另外，在欧洲和日本，热解炉多应用旋转窑，流化床等炉型，然后加上燃烧熔融炉，将灰渣完全燃烬且熔融为玻璃质灰渣。此技术得到部分应用，但是其要求垃圾热值较高，工厂建设成本较高，且运行成本约为机械炉排的两倍以上。 4、回转窑焚烧炉 回转窑焚烧炉的燃烧机理与水泥工业的回转窑相类似，主要由一倾斜的钢制圆筒组成，筒体内壁采用耐火材料砌筑，也可采用管式水冷壁，用以保护滚筒。垃圾由入口进入筒体，并随筒体的旋转边翻转边向前运动，垃圾的干燥、着火、燃烧、燃烬过程均在筒体内完成。并可根据筒体转速的改变调节垃圾在窑内的停留时间。回转窑常用于成分复杂、有毒有害的工业废物和医疗垃圾，在生活垃圾焚烧中应用较少。 表4-1为几种常见垃圾焚烧炉性能的比较 表4-1 常见生活垃圾焚烧炉型比较表

项目 机械炉排炉 流化床焚烧炉 热解焚烧炉 回转窑焚烧炉

炉床及炉体特点 机械运动炉排，炉排面积较大，炉膛体积较大 固定式炉排，炉排面积和炉膛体积较小， 多为立式固定炉排，分两个燃烧室 无炉排，靠炉体的转动带动垃圾移动 垃圾预处理 不需要 需要 热值较低时需要 不需要

设备占地 大 小 中 中 灰渣热灼易达标 原生垃圾原生垃圾原生垃圾项目 机械炉排炉 流化床焚烧炉 热解焚烧炉 回转窑焚烧炉 减率 在连续助燃下可达标 不易达标 不易达标

垃圾炉内停留时间 较长 较短 最长 长

过量空气系数 大 中 小 大

单炉最大处理量 1200t/d 500t/d 200 t/d 500t/d

燃烧空气供给 易根据工况调节 较易调节 不易调节 不易调节

对垃圾含水量的适应性 可通过调整干燥段适应不同湿度垃炉温易随垃圾含水量的变化可通过调节垃圾在炉内的停可通过调节滚筒转速来适应项目 机械炉排炉 流化床焚烧炉 热解焚烧炉 回转窑焚烧炉 圾 而波动 留时间来适应垃圾的湿度 垃圾的湿度

对垃圾不均匀性的适应性 可通过炉排拨动垃圾反转，使其均匀化 较重垃圾迅速到达底部，不易燃烧完全 难以实现炉内垃圾的翻动，因此大块垃圾难于燃烬 空气供应不易分段调节，因此大块垃圾不易燃烬

烟气中含尘量 较低 高 较低 高

燃烧介质 不用载体 需石英砂 不用载体 不用载体 燃烧工况控制 较易 不易 不易 不易

运行费用 低 低 较高 较高 项目 机械炉排炉 流化床焚烧炉 热解焚烧炉 回转窑焚烧炉 烟气处理 较易 较难 不易 较易 维修工作较少 较多 较少 较少

运行业绩 最多 较少 少 生活垃圾很少工业垃圾较多

综合评价 对垃圾的适应性强，故障少，处理性能和环保性能好，成本较低 需前处理且故障率较高，国内一般加煤才能焚烧，环保不易达标。 没有熔融焚烧炉的热解炉，灰渣不可燃烬热灼减率高，环保不易达标

要求垃圾热值较高(2500kcal/kg以上)，且运行成本较高

对本工程的 适用性 合适 不合适 不合适 不合适 通过上表比较，机械炉排炉相对其它炉型有以下几个特点：  机械炉排炉技术成熟，大部分垃圾焚烧发电厂均采用该炉型，国内也有成功的先例。  机械炉排炉更能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性，确保垃圾的完全燃烧。  操作可靠方便，对垃圾适应性强，不易造成二次污染。  经济性高，垃圾不需要预处理直接进入炉内，运行费用相对较低。  设备寿命长，稳定可靠，运行维护方便，国内已有成熟的技术和设备。 根据国家建设部、国家环保总局、科技部发布的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》要求，并指出：“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉”。 基于以上几点理由，推荐选用机械炉排炉作为**城市生活垃圾焚烧发电厂焚烧炉炉型。 1.2 焚烧生产线的配置 根据《城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》的规定和国内外城市生活垃圾焚烧发电厂建设的经验，对于II类处理规模的垃圾焚烧发电厂，焚烧生产线数量应为2~4条。根据**生活垃圾焚烧发电厂处理规模700吨/日的要求，综合考虑到将来扩展到1000t/d处理规模的需要，对2条、3条和4条焚烧生产线三种方案进行分析比较。三种生产线布置方案各自的处理能力配置详见表4-2。 表4-2 不同生产线布置方案的处理能力配置表

方案 单台炉处理能力(t/d)

焚烧生产线数量 全厂规模（t/d）

合计 本期 远期增加 本期 远期增加 方案一 500 2 1 1 500 500

方案二 350 3 2 1 700 300 方案三 250 4 3 1 750 250

对于单台处理能力为250t/d和350t/d的焚烧炉，国内目前关于两者都有较多的实际运行经验与数据，技术成熟、产品可靠，主要设备基本实现了国产化。对于单台处理能力为500t/d的焚烧炉，国内目前应用较少，且大多采用进口。如果近期仅采用一条500t/d焚烧线，势必造成设备备用率较差，一旦焚烧系统出现故障，将导致全厂停止发电和处理垃圾的中断，对整个系统影响较大，不利于焚烧发电厂长期稳定的处理生活垃圾，并且单台处理能力500t/d左右的焚烧炉大多采用国外进口，国内只有个别厂商具备制造能力，若采用国外进口势必造成投资的增大和建设周期的加长，也不利于促进国内环保制造产业的发展。 从技术可行性考虑，单台炉处理能力为250t/d和350t/d的焚烧系统都属于成熟的技术，不存在大的技术差别，在国内都有成功建设和运行运行的经验，都能够适应当地的生活垃圾，因此在两种方案在技术上都可行。 从设备维修时对焚烧发电厂处理能力和汽轮机工作稳定性的影响考虑，焚烧线数量越多，设备备用性越好，故障和检修对焚烧发电厂的影响越小。也有助于汽轮机组工况的稳定。 从投资角度考虑，在总处理规模确定的条件下，在技术可行的情况下，全厂采用焚烧线数量越少，单台垃圾焚烧炉规模越大，焚烧发电厂设备数量和金额也就越少，因此，采用大规模的焚烧炉能够有效的减少单位投资成本和一次性投资。从土建方面考虑，2台焚烧炉配置还能够有效减少占地面积和土建投资费用。 在焚烧处理规模一定的情况下，焚烧线数量越少，则维修、操作、管理更为方便，所需运行人员比较少，由于设备相对较少，全厂故障率也随之降低。原材料与能耗较少。**生活垃圾焚烧发电厂三种焚烧生产线配置方案优缺点比较详见表4-3。 表 4-3 不同焚烧线配置方案优缺点比较表 项 目 方案一(500t/d系列) 方案二(350t/d系列) 方案三(250t/d系列) 一次性投资 高（多为国外进口） 低（国产设备） 低（国产设备） 处理费用 低 中 中 备用性 差 中 好 人员配备 少 较少 较多 占地面积 较小 中等 较大

通过综合比较，从减少运行管理工作量、减少运行管理人员、提高焚烧发电厂生产效率的角度出发，优先选取方案二为推荐方案。选用单台处理能力350t/d的焚烧炉较为适宜，焚烧生产线数量为近期2条，远期预留1条。 生活垃圾焚烧炉机械负荷适应范围在60~110%之间，而经济负荷一般在80~100%之间，也就是说入炉垃圾的质量在额定质量的80~100%范围内焚烧炉运行都是经济的，本工程用2台350吨焚烧炉处理700吨/日垃圾。当然，为了充分利