正文:城市生活垃圾焚烧发电技术综合分析.doc
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1、城市生活垃圾焚烧发电技术综合分析摘要目前城市生活垃圾正明显地泛滥于全世界,如何采取有效的措施来处理这些垃圾变得愈来愈重要。我国的垃圾产量惊人,但垃圾焚烧发电产业尚处于起步阶段。鉴于其对节约资源,改善环境的重要意义,给予垃圾焚烧发电技术综合分析是十分必要的。垃圾焚烧发电不但可以减少因填埋而产生的污染,而且可以代替一部分化石燃料发电,具有双重的减排效果。科学的垃圾焚烧处理方式具有占地少、减量化、无害化等优点。本文在阅读大量国内外相关文献资料的基础上,详细论述了垃圾焚烧发电技术的原理、设备、流程,以及国内外的发展情况,对其做了较全面的初步可行性研究,并提出如何拓展具有“中国特色”的垃圾焚烧发电产业。
2、在此基础上,对垃圾焚烧发电厂热力系统和烟气净化系统的优化设计提出了原则性建议。同时,本文还提出一种通过整合资源、政府给予政策支持的方式使关键设备、技术国产化,从而降低电价的思路。期望这篇文章能为垃圾焚烧发电项目的建设起到一定参考作用。关键词:城市生活垃圾;垃圾焚烧发电;无害化处理;二噁英 The overall analysis of electricitys generation from municipal solid wastes incineration AbstractIt is obvious that municipal solid wastes (MSW) are overru
3、n all over the world. How to handle these wastes in effective measures is becoming more and more important. The increase of garbage is surprising in our country. However the domestic industry of waste disposal is underway. On account of significance of waste disposal, such as economizing energy, imp
4、roving environment, it is necessary to give the overall analysis of electricitys generation from municipal solid wastes incineration.This way not only reduces the pollution in filing up the garbage but also can replace a part of the fossil fuels, which has a double effect on reducing carbon emission
5、s. Scientific trash-burning treatment has the advantages of less land occupied, decrement and innocuity. In this paper, a lot of reading at home and abroad in the literature based on the information. Detail discusses the principle, equipment, process of the gas engineering and gas to generate electr
6、icity. It makes a general study on the initial feasibility for electricitys generation from municipal solid wastes incineration, and puts forward the idea that how to expend the waste disposal industry in Chinese characteristics way. On this basis, some principle recommendations have been put forwar
7、d for optimizing design of the thermodynamic system and flue gas purification system for MSW incineration power plant. Meanwhile, this paper also proposes an approach of manufacturing the key equipment based on the imported technology by integrating the resources and giving policy support, result in
8、 a lower electric power price. It is expected that this article could be a reference to the construction of power generation project from municipal solid wastes incineration.Keywords: municipal solid wastes; electricitys generation from wastes incineration; Innocuous treatment; Dioxin目 录摘要Abstract1绪
9、论11.1对于我国能源问题的分析111.1.1我国能源消费状况11.1.2能源消耗对生态环境的影响11.1.3能源结构向多元化发展21.2采用垃圾焚烧发电技术的意义31.2.1城市生活垃圾产生的问题31.2.2利用垃圾热值31.2.3垃圾焚烧发电可行性和必要性441.3国内外城市生活垃圾处理现状241.3.1我国城市生活垃圾处理现状41.3.2国外城市垃圾处理现状52生活垃圾发电技术62.1传统的垃圾处理方式62.1.1分类回收62.1.2卫生掩埋62.1.3堆肥72.1.4焚化72.2垃圾焚烧发电技术72.2.1垃圾焚烧发电技术原理72.2.2垃圾焚烧发电的社会效益和经济效益72.3垃圾填埋
10、发电技术82.4国内外应用现状83垃圾焚烧发电相关技术分析93.1焚烧炉系统分析593.1.1机械炉排焚烧炉93.1.2 循环流化床焚烧炉103.1.3回转式焚烧炉103.1.4 CAO气化焚烧炉113.1.5脉冲抛式炉排焚烧炉123.1.6热分解炉123.1.7综合对比123.2烟气净化技术133.2.1生活垃圾焚烧烟尘的特点133.2.2二噁英问题3133.2.3垃圾焚烧发电中的二噁英控制技术133.2.4烟气净化装置144我国应用垃圾焚烧发电实例154.1深圳154.2上海154.3天津165我国垃圾电厂建设现状及前景预测分析165.1建设现状165.1.1垃圾分类165.1.2垃圾发电
11、设备国产化165.1.3烟气净化,避免二次污染175.1.4国家给予相关政策支持175.2需要重点解决的几个问题185.2.1垃圾焚烧的无害化185.2.2 垃圾处理的减量化185.2.3垃圾处理的资源化185.3项目推广的限制性因素185.3.1垃圾成分的影响185.3.2垃圾发电设备国产化低195.3.3发电成本高195.3.4焚烧尾气的二次污染195.4未来应用发展潜力分析196结束语20参考文献22致谢251绪论1.1对于我国能源问题的分析11.1.1我国能源消费状况现代经济社会发展建立在高水平物质文明和精神文明的基础上。要实现高水平的物质文明,就要有社会生产力的极大发展,有现代化的农
12、业、工业和交通物流系统,以及现代化的生活设施和服务体系,而这些都需要能源。从发达国家走过的历程看,当一个国家处于工业化前期和中期时,能源消费通常经历快速增长期,到了工业化后期或后工业化阶段,能源消费进入低增长期。可以说,没有能源作为支撑,就没有现代社会和现代文明。20世纪50年代以来,中国能源工业从小到大,不断发展。特别是改革开放以后,能源供给能力不断增强,促进了经济持续快速发展。但在经济发展过程中,能源供给不足的矛盾十分突出。往往只要经济发展加速,煤电油就会紧张,成为制约经济社会发展的瓶颈。到20世纪90年代末,随着能源市场化改革不断推进、能源工业进一步对外开放和能源投人增加,煤炭、电力产能
13、大幅度提高,油气进口增多,能源对经济社会发展的制约得到很大缓解。但进入21世纪以来,能源供求形势又发生了新的变化,工业化和城市化步伐加快,一些高耗能行业发展过快,能源需求出现了前所未有的高增长态势(见图1-1),能源对经济社会发展的制约又开始加大。随着我国经济社会的持续发展和人民生活水平的不断提高,能源需求还会继续增长,供需矛盾和资源环境制约将长期存在。图1-1“十五”以来我国能源消费增长情况1.1.2能源消耗对生态环境的影响能源资源的开发利用促进了世界的发展,同时也带来了严重的生态环境问题。化石燃料的使用是CO2等温室气体增加的主要来源。从中国情况看,能源结构长期以煤炭为主,煤炭生产使用中产
14、生的SO2、粉尘、CO2等是大气污染和温室气体的主要来源。解决好能源问题,不仅要注重供求平衡,也要关注由此带来的生态环境问题。从1979年第一次世界气候大会呼吁保护气候系统开始,到1992年联合国环境与发展大会通过联合国气候变化框架公约,再到京都议定书的出台,国际社会为应对全球气候变化做了不懈努力。许多国家在调整能源战略和制定能源政策时,增加了应对气候变化的内容,重点是限制化石能源消费,鼓励能源节约和清洁能源使用。在需求快速增长的驱动下,中国能源生产增长很快,煤炭增长尤为迅速。过去6年,中国原煤年产量增加了近 12亿t,2007年产量达到25.4亿t,约占全球产量的40。与此同时,煤炭大量生产
15、和使用中存在一系列问题,如资源回采率低、浪费严重,对地表生态和地下水系破坏大等。此外,SO2、烟尘、粉尘、NO以及CO2排放量(见图1-2)也有所攀升,给生态环境治理带来了难度。因此,只有加快产业结构调整步伐,着力发展新能源、可再生能源,才有可能在未来逐步实现能源需求增长率的降低,实现化石能源需求的低增长直至零增长。图1-2中国主要污染物排放情况1.1.3能源结构向多元化发展我国有多种能源资源,其中水能和煤炭较为丰富,蕴藏量分别居世界第1和第3位;而优质化石能源相对不足,石油和天然气资源的探明剩余可采储量目前仅列世界第13和第17位。分类来看:水能资源经济可开发总量为4.02亿kW,主要分布在
16、西南地区,开发难度大、成本高。煤炭资源探明剩余可采储量为1 842亿吨,大多分布在干旱缺水、远离消费中心的中西部地区,总体开采条件不好。石油资源探明剩余经济可采储量仅为20. 4亿吨,但产能增幅有限。天然气资源探明剩余经济可采储量为23900亿m3,进一步提高探明程度的潜力很大,具备大幅增产的可能。风能、太阳能等可再生能源资源量巨大,其开发利用程度主要取决于技术和经济因素。我国能源利用效率相对较低,能源生产和使用仍然粗放,消费以煤为主,结构需要优化。目前,清洁能源、可再生能源开发利用还不充分,风能、太阳能、生物质能发展尚处于起步阶段,调整和改善能源结构的任务十分艰巨。能源需求继续增加,可持续发
17、展面临挑战。因此,只有从现在起就加快能源产业结构调整步伐,才有可能在未来逐步实现能源需求增长率的降低。走中国特色的新型能源发展道路,应坚持节约高效、多元发展、清洁环保、科技先行,努力建设一个利用效率高、技术水平先进、污染排放低、生态环境影响小的能源生产消耗体系。1.2采用垃圾焚烧发电技术的意义1.2.1城市生活垃圾产生的问题随着我国城市数量增加,规模扩大,人口增多以及人们生活水平的提高,城市生活垃圾以年均增长率8到10的速度迅猛增加,垃圾成分也发生着明显的变化。长期以来,由于对环境保护基础设施重视不够,投入不足,数量庞大的城市垃圾已对城市及城市周围的生态环境构成日趋严重的威胁。据有关部门统计,
18、中国城市生活垃圾年产生量超过1.2亿吨,占全世界年产垃圾的四分之一以上。绝大部分垃圾未经处理,堆积在城郊,垃圾堆存量已逾70亿吨,侵占土地面积达80万亩。垃圾在堆放腐败过程中产生大量酸性和碱性有机污染物,并溶解出其中的重金属,形成有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。1.2.2利用垃圾热值城市生活垃圾的处理关系到保护和改善生活环境、防治污染、使经济发展与环境保护相协调等重要内容。如何妥善处理垃圾,使之资源化、减量化和无害化,成为当前社会关注的焦点。一直以来,我国城市垃圾处置主要以填埋为主,未经减量处理,不仅长期占用大量的土地,也带来了地下水和大气的污染。目前我国城市垃圾采用填埋处理方式仍
19、达 90左右,焚烧不到 5。我国生活垃圾中有机物含量较高,城市生活垃圾堆肥一直被认为是实现我国城市生活垃圾减量化、资源化的一条重要途径。然而,由于生活垃圾成分复杂,堆肥产生的有机肥不仅肥效低,且重金属含量多数超标,污染土壤。随着人民生活水平的不断提高,垃圾热值不断提高,利用垃圾自身热值进行焚烧发电的垃圾资源化焚烧技术在我国悄然兴起,特别在经济较发达、土地资源宝贵的地区,垃圾焚烧发电成为垃圾处置的首选方法。1.2.3垃圾焚烧发电可行性和必要性4现代生活垃圾可概括为可燃垃圾和不可燃垃圾两部分。其中可燃垃圾包含纸布、皮革、塑料、橡胶等由有机物和可燃物构成城市生活垃圾的主体。而不可燃垃圾专指各类金属、
20、玻璃、石陶瓷等无机物。燃烧一吨城市生活垃圾可发电300400kw。而且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性,无气味,不会引发二次污染,且体积减少90%,重量减少75%以上。直接通过垃圾焚烧,产生高温烟气进入余热锅炉产生蒸汽,进入汽轮发电机发电,在国外早已是成功的经验,国内深圳垃圾电厂七年的实践也证明了垃圾发电的可行性。垃圾滋生已成为我国继能源、交通、工业三废之后又一重大难题,目前我国城城镇人口2.6亿,按每人每年产生440kg垃圾计算,则产生垃圾量为1.14万吨。但如果全部利用,则相当于1340万吨石油的能量。据了解,我国年产城市生活垃圾约1.5亿吨,其中填埋占70,焚烧和堆肥等占10,剩余20难以回收
21、。其中垃圾发电率还不到10,相当于每年白白浪费2800兆瓦的电力,被丢弃的“可再生垃圾”价值高达250亿元。综合考虑其社会效益,环保效益及经济效益,建设垃圾电厂是非常必要的。1.3国内外城市生活垃圾处理现状21.3.1我国城市生活垃圾处理现状随着我国经济社会的高速发展和人民生活水平的提高,我国城市生活垃圾产量逐年增加,从1981年到2003年,我国城市生活垃圾清扫量由3132万吨增至14857万吨,年平均增长率达到8.64。处理的生活垃圾中,填埋占89.3,焚烧占3.72,堆肥占6.98。我国城市生活垃圾处理处置能力和水平仍较低,无害化处理设施缺乏。城市垃圾焚烧发电最早投入运行始于1987年,
22、随着一大批环保产业化和环保高技术产业化项目的相继启动,垃圾焚烧发电技术得到了得到了快速发展,实现了大型垃圾焚烧发电技术的本土化。在九五期间,垃圾发电技术得到一些城市特别是南方大中城市的重视,规模最大的纯垃圾焚烧处理装置(基本不需要利用辅助燃料)的日垃圾处理量为1800吨,装机容量18兆瓦。但因为起步晚,垃圾处理总量和装机总量都不大,占我国生活垃圾总量的3%左右,发电总装机容量200多兆瓦。根据我国现行政策,城市生活垃圾焚烧发电技术将以机械炉排炉为主导,辅以煤-垃圾混烧流化床垃圾焚烧技术和其他技术。按照日处理1800吨计算,年发电量可达1.6亿千瓦时,可节约标准煤4.8万吨,年减少氮氧化合物排放
23、480吨、二氧化硫排放768吨。现在全国有数十家生产商、研究单位和大专院校在研究开发各种焚烧技术及设备。焚烧发电在无害化、减量化和资源化等方面具有明显的优势,必将成为我国各大城市和沿海地区城市的一种主要城市生活垃圾处理技术。1.3.2国外城市垃圾处理现状从20世纪70年代起,一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。各国政府纷纷出台各种政策、法规,加强城市生活垃圾的管理。在发达国家,垃圾处理和资源化利用已经成为成熟的产业,垃圾焚烧发电技术正在向大型化、高效化方面发展。例如,欧洲各国制定了严格的垃圾焚烧标准并严格执行;英国在其非化石燃料公约、德国在其新能源法中都规定:垃圾直接焚烧发电的电
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