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垃圾焚烧发电设计难点解析

北极星环保网来源:电力设备 郑家红2019/8/28 10:07:21我要投稿

北极星环保网讯:在我国新的社会经济形势下,国内部分城市中已经建设了一定数量的垃圾焚烧发电站,不但有效解决了城市生活垃圾的处理问题,而且创造了可观的经济效益。但是我们也要认识到,我国的垃圾焚烧发电中仍然存在严重的环境污染问题,如果不能对相关污染问题进行有效的监管,将严重阻碍我国垃圾焚烧发电产业的长期发展。因此,在我国加快垃圾焚烧发电站建设步伐的基础上,要加强对于环境污染问题的深入研究,积极改进和完善相关技术措施,优化垃圾焚烧发电厂的设计,从而促进产业的和谐、稳定发展。

1、垃圾焚烧发电技术的特点

当前,在我国的垃圾处理中,生活垃圾所占的比例最大,国内每年堆积的生活垃圾总量约为1.4亿吨。在国内传统的垃圾处理中,普遍采取填埋的方法,但是这种方法的缺陷和弊端较多。在新的社会形势下,我国政府、环保和能源部门提出了垃圾处理的新原则,即减量化、无害化、利用化和安定化,其根本目的是在避免垃圾形成二次污染的前提下,加强垃圾的回收和再利用。目前,垃圾焚烧发电是国内外常见的垃圾再利用技术之一,实现了垃圾的无害化处理,减少了垃圾对于生态环境的污染,而且有效提升了区域的资源供应能力。目前,在国内各省市、地区相继建设了一些具有较大规模的垃圾焚烧发电站,成为区域环境治理和能源供应的新途径之一。

2、垃圾焚烧的条件和方式

从燃料角度来说,燃烧热值达一定值时,才能从设备、能量的投入中获得收益。当垃圾发热值>5000kj/kg时燃烧稳定,燃烧效果较好;而发热值≤3344kj/kg时,燃烧不稳定,此时需投燃油助燃。垃圾中含水量较大,需要在焚烧前进行干燥处理,一些垃圾处理过程产生有害的剧毒物质,需进行分类,这些预处理和分类会加大设备和运行的投入。垃圾焚烧技术主要有三大类:层状燃烧技术,主要是炉排炉燃烧;旋转燃烧技术,主要是回转窑燃烧;流化床燃烧技术,主要是循环流化床燃烧。

垃圾焚烧技术选取是否合理,是决定一个项目成败的关键。目前国内主要使用的是机械炉排炉燃烧技术,而机械炉排炉的关键设备是焚烧炉排,各种炉排炉的最大区别也在于炉排的结构型式和运动方式,国内几种应用较广的型式有:逆推式炉排炉、顺推式炉排炉及往复翻动式炉排炉等。设计中必须要结合项目规模、投资能力和环保要求等综合考虑,选用合适的垃圾焚烧技术。

3、垃圾焚烧发电中常见污染问题及对策

在垃圾焚烧发电中,实现了各类垃圾的“三化”处理,但是在垃圾燃烧过程中有可能向外界排放各种有毒、有害气体或灰尘,从而造成了二次污染的问题。据我国环保部门统计:在垃圾焚烧发电过程中,二噁英是排放量较大的毒性有机化合物之一,其主要分布于垃圾焚烧炉产生的飞灰中。一般情况下,二恶英主要来源于各种原生垃圾中,或者燃烧过程中产生的烟气。

同时,重金属也是垃圾焚烧发电中常见的污染物,主要有铅、铜、汞、铬、镉等,在焚烧过程结束后,重金属污染物主要分布干飞灰、烟气与底渣中。

垃圾堆放和处理会产生大量成分复杂、危害较大的渗滤液,其COD>8000mg/L,BOD>5000mg/L,会污染地表水和地下水,必须进行无害化处理。采用垃圾渗滤液回喷燃烧装置将其送入炉中燃烧是焚烧垃圾发电站的一种做法。目前对垃圾渗滤液尚无成熟的处理工艺,各研究和科研机构的研究方向主要集中在电解、催化湿式氧化、膜生物反应器等。

4、垃圾焚烧发电设计难点及对策

4.1 选址

根据生活垃圾焚烧发电厂的环境影响特点,厂址的选择必须考虑对城市经济发展、城镇规划的影响,对生态环境、环境敏感区域的保护等。同时,根据《生活垃圾焚烧处理工程建设标准》(建标142-2010)、《生活垃圾焚烧污染控制》(GB18485-2014)等标准、规范的相关技术要求。

4.2 严格要求规模及工艺

垃圾焚烧发电厂必须具有一定的规模,这样才能实现其可持续生产的目的,如果规模不够,不仅不能盈利,还要财政补贴,也没有足够的资金来采用更加先进的工艺设备,其排放的污染物也很难达到国家的排放标准。新建焚烧发电厂应优先选用成熟技术,审慎采用目前尚未得到实际应用验证的焚烧炉型。其中基本技术要求:生活垃圾在焚烧炉内应得到充分燃烧,二次燃烧室内的烟气在不低于850℃的条件下滞留时间不小于2s,焚烧炉渣热灼减率应控制在5%以内。

4.3 工艺设计难点是污染治理和环境保护问题。污染治理的难点是烟气和恶臭,如果污染治理措施不到位,容易造成污染物的外排外溢,不仅造成环境污染,还极易收到周边居民的反对,构成社会稳定性风险,甚至是群体性事件的发生。

4.3.1、烟气治理

针对不同项目的环保要求,采用“SNCR+半干法+干法+活性炭喷射+布袋除尘+SCR+湿法”的烟气净化工艺中的几种组合,对酸性气体、重金属、有机污染物和颗粒物进行治理,净化后的烟气排放限值执行国家GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》,采用高标准时时可满足欧盟2000标准限值。在设计时除了在系统上优化外,在关键设备和材料上采用进口知名品牌产品:如炉排、喷嘴、滤袋、在线检测分析装置等。

4.3.2、恶臭治理

控制恶臭主要采取以下措施:

1)为了防止垃圾和污泥储运车辆中的臭气外溢和渗滤液流失,必须采用全封闭、具有自动装卸功能的车型。

2)垃圾储运车进入卸料大厅后,通过自动门将垃圾倾倒进垃圾池中。在垃圾卸料大厅总入口大门处设空气幕防止臭气外溢。垃圾池为密闭式,鼓风机的吸风口设置在垃圾池上方,使垃圾池和卸料大厅处于负压状态,不但能有效地控制了臭气外溢,又同时将恶臭气体作为燃烧空气引至焚烧炉,恶臭气体在焚烧炉内高温分解,恶臭气味得以清除。

3)为避免臭气外溢,主厂房为封闭厂房。在建筑设计上尽量减少气流死角,防止气味聚积。

4)在厂区总平面布置时,根据当地的主导风向,把生产区和生活区分开合理布置,将恶臭的影响降低到最低程度。在厂区四周种植一定数量的高大乔木、可以吸收臭气的树木,减少影响。

5)设置喷药系统,定期向垃圾池内喷洒化学药剂,既可减轻异味,又可防止微生物滋生。

6)垃圾运输栈桥用有机透明玻璃封闭,减少臭气外溢。

根据工程实践,采取上述措施可使厂界恶臭浓度控制在要求的《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)厂界标准值中的二级标准以下。

4.3.3、其它污染物治理

垃圾焚烧发电厂会产生大量的垃圾渗滤液以及高浓度的冲洗水水,必须要按照《生活垃圾渗滤液处理技术规范》CJJ150-2010的要求建设配套的污水处理站,经过处理后达标循环利用和排放。

圾焚烧后产生的固体废物主要由两部分组成:从焚烧系统中排出的炉渣、炉灰及烟气净化系统中排出的飞灰。按GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》规定,焚烧炉渣可按一般固体废物处理,焚烧飞灰则应按危险废物处理。其他烟气净化装置排放的固体废物按GB5085.3《危险废物鉴别标准》判断是否属于危险废物,如属危险废物,则按危险废物处理。经高温燃烧后的炉渣,经筛分、除铁后作建筑材料:可作水泥混凝土和沥青混凝土的骨料;可制墙砖或地砖;可作道路填充用材料。飞灰经“螯合剂+水泥”稳定化固化处理后输送至政府指定的飞灰填埋厂进行填埋处理。

5结论

目前,我国垃圾焚烧发电产业正处于蓬勃发展中,是一件可喜可贺利国利民的好事情。但是我们只有不断深入学习和探索,不断研究和发展,完善垃圾焚烧技术并使之成熟,优化设计,才能使社会生活、经济效益和环境保护和谐统一,才能促进社会经济环境资源的可持续发展。

城市生活垃圾焚烧及发电技术.jpg

延伸阅读:

垃圾热值与垃圾发电项目技术经济分析比较

新型环保垃圾发电厂脱硝工艺及案例分析

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