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前置回转炉排炉垃圾焚烧处理及余热发电的应用

北极星电力网技术频道    作者:周玉彩   2012/4/26 15:34:48   

  所属频道:  火力发电    关键词:  前置回转炉 余热锅炉 垃圾焚烧

1. 概况:

目前国内外采用的垃圾焚烧锅炉造价较高,运营处理成本较大,为解决此问题蔡志樑团队在回转窑和炉排炉基础上设计、研制开发的“前置回转炉床式城市垃圾热解气化焚烧处理装置”已取得国家专利(专利号 ZL 02 2 61678.0)。在东莞市厚街镇垃圾焚烧发电厂应用,一期工程日处理垃圾600吨,装机容量为15000kw。该项目获得了:

(1) 东莞市博海环保资源开发有限公司于2003年被广东省科学技术厅认定为高新技术企业。

(2) 2003年9月,厚街垃圾发电厂通过了广东省环境保护局竣工环境保护验收,并已正式通过了广东省环境保护监测中心站的烟气排放状况监测和国家环境分析测试中心烟气二恶英类的测试,环保测试(包括二恶英类测试)达到GB18485-2001国家标准。

(3) 2004年2月已通过了广东省科学技术厅、广东省环境保护局的科学技术成果鉴定。

(4) 2004年7月获得“东莞市2003年度科学技术进步特等奖”。

(5) 2004年4月经评审被确认为二OO四年国家重点环境保护实用技术(B)。

(6) 2010年厚街垃圾发电厂二期扩建后日处理生活垃圾达到1500吨,该技术单台回转炉床式热解气化焚烧垃圾装置设计能力达到300t/d以上。

2. 工艺过程及特点

垃圾分拣破碎入垃圾库——前置回转炉排炉焚烧装置(包括前置回转窑、带窄炉排的余热锅炉)——半干法喷雾净化+布袋除尘——余热发电、灰渣达标处理。

焚烧设备和工艺的创新点是:采用创新型回转炉床式城市垃圾焚烧装置和焚烧工艺,解决了炉床内部高温绝热问题,大大延长了垃圾在炉床内停留时间,逐步完成干燥、热解气化和部分焚烧工艺过程;角管式窄炉排余热锅炉结构独特,窄式移动炉排作为后燃烧段,确保固体残渣燃尽,二燃室提供热解气化气足够燃烧空间和烟气流程,应用分级燃烧技术,炉热效率高并达到城市垃圾清洁焚烧和热能充分利用目的。

3. 厚街垃圾发电厂应用的情况(一期)

3.1主要技术参数:

焚烧处理线:4条

焚烧炉处理能力:4×150t/d(年处理20万吨垃圾)

焚烧炉型式:回转炉床式焚烧装置

回转炉床:φ3.32×15m

窄炉排余热锅炉:2.5Mpa,350℃,蒸发量28t/h

带1×6m窄式移动炉排和二燃室

汽轮发电机组:2.35Mpa,340℃,5×3000kw

发电功率:12000-15000kw

上网电压:10.5kv

烟气处理:炉内850℃以上,停留时间大于2秒

半干法净化+布袋除尘

废水处理:渗沥水回喷炉内焚烧

灰渣处理:炉渣热灼减率≤5%,填埋、制砖综合利用

飞灰水泥固化处理

建设面积:54亩

排放标准:GB18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》

年运行时间:8000小时

3.2.工艺流程:

(1)采用前置回转炉排炉城市垃圾焚烧工艺,其工艺流程见下图1:

前置回转炉排炉城市垃圾焚烧工艺流程图1

生活垃圾可直接进入垃圾库,大件可通过破碎后进入垃圾库。垃圾由垃圾库内的桥式吊车液压抓斗翻倒,使其垃圾混合均匀,混合的垃圾在垃圾库内存放5—7天发酵。垃圾库要求负压,抽取负压由一二次风抽取,保证负压防止垃圾库臭味外溢。

发酵后的垃圾由桥式吊车液压抓斗抓入料斗,料斗底部的推料器将垃圾推入回转窑内。回转窑内衬设隔热和耐火材料,回转窑设为绝热结构。窑头送人一次风一般控制在200℃-350℃,一次风经蒸汽加热器加热到135℃以上(避开凝露点,防止对空气预热器的腐蚀)后送入空气预热器加热到250℃以上。一次风量取混合垃圾全部燃烧时所需空气的0.8倍。混合的垃圾在回转窑内随转窑转动而进行翻动,经过加热、干燥、燃烧、热解四个阶段,未燃烧的气体和炭渣在窑尾部掉落余热锅炉的炉排上。窑出口烟气温度控制在800℃-850℃之间。未燃烧炭渣在炉排上与从炉排底下供给的另一路一次风充分混合燃烧,燃烧后的残渣掉入马丁除渣机排出,未完全燃烧的气体在余热锅炉炉膛内与二次风混合充分燃烧,二次风经蒸汽加热器加热到135℃以上(避开凝露点,防止对空气预热器的腐蚀)后送入空气预热器加热到230℃以上。二次风供入量由锅炉出口的烟气含氧量来控制,按CJJ90-2009生活垃圾焚烧处理工程技术规范在6%—10%之间。

余热锅炉烟气经锅炉炉膛、冷烟室、对流管束、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、低温省煤器、高温空气预热器、低温空气预热器进行热交换。防止高温腐蚀可调节一、二次风比例使炉膛内热解气化后烟气最高温度不超过1100℃,防止炉膛高温结焦。余热锅炉高温过热器烟温控制在550℃—600℃之间,同时控制高温过热器管壁温度不超过430℃(由高温过热蒸汽参数反馈参考),防止高温腐蚀。省煤器和空气预热器要防止低温腐蚀,一般采取提高给水温度,采用铸铁管材,提高排烟温度,一、二次风在进入空气预热器前用蒸汽加温的办法。

4、结论

(1)600t/d厚街垃圾发电厂工程总投资15000万元人民币,处理吨垃圾投资成本25万元左右,与国外同规模相比投资少。

(2)建设周期为15-18个月,建设周期短。

(3)由东莞市博海环保资源开发有限公司投资、开发和运营,自负盈亏,其投资回报由发电上网外卖所得收益补偿,回收期约6年,回报率快,经济效益好。

(4)厚街垃圾焚烧发电厂二期扩建单台回转炉床式城市垃圾热解气化焚烧处理装置设计处理能力已达到300t/d以上的,适应于处理垃圾焚烧发电规模大型化。

(5)具有自主知识产权的专利技术处理环保项目,社会效益好。

参考资料:垃圾发电技术及工程实例.汪玉林.化工出版社.2003.8

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