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3热能利用模块生活垃圾焚烧过程会释放大量热能,在热能的利用过程中,有直接供热、余热发电和热电联产3种模式。直接热能利用方式热效率利用最高,可达70%,但面临热输运过程耗散较大,且热需求受季节变化影响等问题;而利用余热发电的模式,虽可显著提升能效品质,但相较燃煤发电而言,垃圾发电效率一般低于25%;热电联产方式通过合理的调节热能利用过程,可获得较高的热能利用效率发电效率为5%—15%,供热效率为30%—40%),综合利用效率可达50%。采用余热发电模式时,其能耗主要由给水泵和冷却塔能耗组成,参考相关资料,可得出发电机组需配备水泵功率为219kW;冷却塔配用风机功率为140kW。
4烟气处理模块目前,常用的烟气处理工艺主要由脱酸装置、二恶英处理装置和除尘装置组成。其中脱酸有湿法、半干法和干法3种工艺,三者处理后的污染物剩余率分别为5%、15%、25%。湿法净化工艺可以满足严格的排放标准,但流程复杂,系统投资费用约为半干法工艺的1.75倍,且存在后续的废水处理问题;半干法工艺较成熟、设备简单,也可以达到较高的净化效率;干法工艺系统最简单,设备投资仅为半干法工艺的50%,且不存在污水处理等优势,但其对污染物的净化效率在三者中最低。针对二恶英的处置除了应用广泛的活性炭喷射处理技术外,还有烟气催化分解技术。两者比较见表3。可以看出,活性炭喷射方案一次投资设备成本占比显著低于催化分解方案,但其运行成本较高,且需加强企业的监管措施,以防止其在运行过程中,偷减活性炭用量或者以次充好来节省成本;而采用烟气分解催化技术可减少监管成本,且无需对飞灰进行二次去毒性处理。此外,国标规定垃圾焚烧中必须采用布袋除尘设备进行烟气除尘作业。
对于脱酸系统,其能耗主要来自旋转雾化器及大块破碎机,参考相关资料,旋转雾化器的石灰浆喷射量在1-5m3/h时,其功耗为74kW/h;大块破碎机破碎能耗为22kW/h。而活性炭喷射装置能耗主要由风机产生,若采用罗茨风机额定进气流量为168m3/h,电机额定功率为5.5kW。对于布袋除尘器运行过程能耗,装置所含各电机功耗为61.1kW。此外,烟气的处理过程一般通过电气化的自动控制完成,控制过程能耗一般由控制电机、低压断路器等设备能耗以及灰输送系统、照明和检修系统能耗组成。单套系统装置总耗电量平均为100kW/h。而作为关键设备之一的引风机,以上海江桥生活垃圾焚烧厂为例,该工程采用单台日处理能力为500t的炉排炉,配置引风机额定出力为117000m3/h,单台额定功率为239kW。
5飞灰处理模块生活垃圾焚烧处理后产生的飞灰大约占垃圾质量的5%。现行飞灰无害化处理技术有飞灰固化处理技术、飞灰熔融处理技术、飞灰浸出处理技术等。飞灰固化处理技术指将飞灰掺入水泥(或沥青)制成混凝土块(或沥青块),若掺混比例适当,可有效固化飞灰中重金属物质,实现飞灰的连续批量处理,飞灰固化处理费用较低,但将显著增加固废的密度,且在长期的堆放中仍将有较高的重金属浸出率。飞灰熔融处理是指利用燃料或电将飞灰加热至1400℃,使其中二恶英熔融分解,在添加剂的作用下将飞灰熔制成性能稳定的玻璃晶体,能实现飞灰的减容减量且处理后基本无重金属浸出,但处理能耗高。飞灰浸出处理技术指通过酸碱提取、生物浸取等方法将飞灰中有毒重金属提取出来,从而达到飞灰的无害化处理,其处理后重金属的再浸出较低,但处理费用较高且难以实现飞灰的批量连续处理。灰渣处理系统能耗由金属回收装置和灰渣无害化处理装置能耗组成。参考相关资料,金属回收系统功耗为11kW;当采用流化床和炉排炉焚烧技术时,固化无害化处理装置功耗为87.2 kW,若采用熔融技术处理飞灰等危险物,所耗能量为入炉垃圾热值的1.9%。
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