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垃圾焚烧发电厂炉排炉选型和设计研究

北极星环保网来源:中国环保产业 林武2019/7/29 9:44:07我要投稿
所属行业: 固废处理  关键词:炉排炉 焚烧炉 半干法脱酸

北极星环保网讯:介绍了国内外垃圾焚烧产业的发展现状及垃圾焚烧发电厂的工艺流程。集中对垃圾焚烧行业主流的几种焚烧炉结构、工艺进行了选型对比与分析,详述了水平布置倾斜顺推三段式炉排的设计要点,从给料系统、炉排供风、炉膛温度场分布等方面进行了设计研究。

据国家统计局2013年按照常住人口比例统计,我国城镇化率达到了53.7%,但相比欧美国家80%以上的城镇化率还有不小的差距。随着城镇化进程的继续,我国各大中小城市的公共服务压力骤增,不仅体现在基础设施、教育资源、医疗保健、住房等方面,还涉及到了卫生环保领域。

根据分析预计,我国2015、2020年城市生活垃圾产量将达到2.6亿吨和3.23亿吨,而目前全国各大中城市平均垃圾无害化处理率仅为66%左右[1],其中占用大量土地的填埋处理方式占比高达70%。随着城市及周边用地的紧张,大力发展垃圾焚烧产业势在必行。

1垃圾焚烧行业的国内外发展现状

20世纪初,在欧美国家就出现了垃圾焚烧处理技术,而可控焚烧、排放烟尘治理、余热利用及发电的综合处理技术,是在20世纪70年代之后才开始发展的,并以日本及欧美发达国家为先。

美国在2001年就实现了全国生活垃圾全部焚烧处理垃圾焚烧发电厂炉排炉选型和设计研究并关闭了全国的垃圾填埋场,填埋场原先填埋的垃圾则挖出送至新建焚烧厂焚烧处理[2]。欧洲以德法等国家为工业国家代表,也发展成了成熟的垃圾焚烧发电产业,并且配套发展了焚烧装备及烟气净化设备。

20世纪60、70年代,日本由于工业发展以及城市化进程迅猛,环境问题爆发。因此,日本也是最早开始进行大规模垃圾焚烧处理的国家之一。从1965年以来,日本建设了超过3000台焚烧炉,到了20世纪,日本的垃圾焚烧处理量已占到了垃圾处理总量的70%以上[3],无害化处理比例超过90%。

我国从20世纪90年代以来,北京、上海、深圳等一线城市及沿海发达城市和省会城市等,人口规模增加了数倍。以山西省会太原市为例,至2014年,常住人口430万,以每人每天0.8~1.1kg的垃圾产生量计算,每天约产生4000吨,而现有的侯村垃圾填埋场的日处理量为1500吨,库容仅够使用17年。因此,快速发展垃圾焚烧,是整个国家持续发展必然的举措。

1985年,深圳引进了三菱的成套焚烧设备;2003年上海环境在上海市江桥镇建成江桥垃圾焚烧发电厂,引进了德国斯坦米勒的顺推炉排技术后,单炉在每日处理量400吨甚至500吨以上的大型现代化焚烧炉在全国各地大中城市开始迅速发展。

2垃圾焚烧炉设备技术分析

国内的垃圾焚烧发电设备大部分都是引进国外的技术。以核心的焚烧炉来说,主要是回转窑炉、流化床炉、热解气化炉和炉排炉。虽然还有其他的炉型等,但应用与规模都较小。

回转窑炉是一个缓慢旋转的回转窑,内壁铺设耐火砖或者是水冷壁,依靠窑体旋转进行垃圾的搅拌,窑内燃烧温度可达1200℃。回转窑炉处理垃圾不需要预处理,适应多种成分的垃圾,可以焚烧污泥。其缺点是单炉处理量较小。

由于美国有众多人口在30万以下规模的中小型城市,回转窑焚烧炉在美国有较多的应用。在20世纪80年代末期到90年代,美国发展了多种回转窑焚烧炉。常见的有基本形式的回转窑炉(如图1)和带干燥炉排的回转窑炉[2](如图2)。

QQ截图20190729093906.jpg

图1基本形式的回转窑焚烧炉

QQ截图20190729093858.jpg

图2带干燥炉排的回转窑焚烧炉

1988年,日本的谷山大市发明了“大谷热解气化炉”后,这种焚烧炉开始逐步推广。这种焚烧炉的炉内分干馏蒸发炉和高温燃烧炉,干馏炉保持还原氛围,将垃圾干馏气化,然后进入第二高温燃烧室,在900℃~1600℃的强氧化环境下充分燃烧[3]。

延伸阅读:

垃圾焚烧发电炉排炉工艺设计参数计算方法

垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟

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