毕业论文垃圾发电的前景及现状研究03113.doc

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1、华北电力大学（北京）成人教育学院毕 业 设 计垃圾发电现状及前景专 业 电气工程及其自动化 班 级 电升1251班 学生姓名 张超浩 指导教师 徐明荣 2013年 10 月 10 日目 录摘要1概述2第一章 垃圾发电的起源及发展31.1 垃圾发电的起源 31.2 垃圾焚烧发电的发展 31.3 国外垃圾发电的发展现状 41.4 我国垃圾发电的发展现状 5第二章 垃圾焚烧发电的经济性分析 72.1 垃圾发电流程简介 72.2 垃圾分类处理 72.3 垃圾焚烧发电工艺流程 8第三章 开发垃圾发电技术实现持续发展 113.1 垃圾发电技术的可行性分析 113.2 方案的选择 12第四章 提高垃圾焚烧发

2、电效率的途径 144.1 采用先进的燃烧技术 144.2 提高蒸汽参数 154.3 热电联产 174.4 联合方式 17第五章 垃圾发电的前景 19参考文献 20附录 21致谢 22摘 要本文首先根据任务书上所要求内容对新能源发电技术研究，针对生物能源垃圾发电进行论述，分析了城市生活垃圾焚烧发电现状及前景。从垃圾焚烧发电供热的经济性方面阐明了垃圾发电的必要性，然后通过垃圾发电及其处理技术的探讨，阐明了垃圾发电的可能性，最后，国家对垃圾发电的支持，规划了开发垃圾发电技术实现热电持续发展，并进一步探讨了提高垃圾焚烧发电效率的途径。关键词：垃圾 发电 现状 前景概 述如何处理城市生活垃圾是当前世界各

3、国面临的主要环境问题之一，也是目前我国突出的环境问题。随着我国经济的快速发展，城市人口的大量增加，城市规模的日益扩大以及人民生活水平的不断提高，生活垃圾产生量逐年增长，不可避免地产生大量的垃圾排放。1995年以后，我国城市生活垃圾年清运量均超过一亿吨，并且以每年3左右的速度增长。如对垃圾的处理不当，将会对环境造成巨大的危害：占用土地、污染土壤、污染地下水资源、影响空气质量、污染大气、传播疾病、影响环境卫生和居民健康等。如何无害化处理生活垃圾以及如何对垃圾处理进行有效的管理是许多城市亟待解决的问题。垃圾发电是处理城市生活垃圾的一种有效的方式，解决垃圾发电中存在的问题对垃圾发电产业的健康发展的至关

4、重要。 第一章 垃圾发电的起源及发展1.1垃圾发电的起源从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。欧美一些国家建起了垃圾发电站，美国某垃圾发电站的发电能力高达100兆瓦，每天处理垃圾60万吨。现在，德国的垃圾发电厂每年要花费巨资，从国外进口垃圾。据统计，目前全球已有各种类型的垃圾处理工厂近千家，预计3年内，各种垃圾综合利用工厂将增至3000家以上。科学家测算，垃圾中的二次能源如有机可燃物等，所含的热值高，焚烧2吨垃圾产生的热量大约相当于1吨煤。如果我国能将垃圾充分有效地用于发电，每年将节省煤炭50006000万吨，其“资源效益”极为可观。1.2 我国垃圾发电的发展

5、 我国第一个垃圾焚烧发电厂在1987年投入运行，垃圾焚烧发电在“九五”期间得到一些城市特别是南方大中城市的重视，从2000年到2003年有二十多个日处理量在200t以上的焚烧装置建成，主要在上海、广州、深圳、杭州、郑州、哈尔滨等大城市以及南方一些中等城市如苏州、宁波等。深圳市市政环卫综合处理厂应用异重循环流化床垃圾焚烧新技术建立了它的第三套垃圾焚烧装置，并于1998年8月正式投入商业运行。这是国内首座拥有自主知识产权的大型垃圾焚烧发电工程。这一系统集成了国内开发的垃圾低污染焚烧技术、尾气净化技术、自动点火、冷渣分选和燃烧控制等专利技术，污染控制和排放技术指标达到国际领先水平。到2005年底，深

6、圳已建成并投入运行的生活垃圾焚烧发电厂有6座，总投资额约17.8亿元。2005年深圳垃圾焚烧发电量达1.46亿度。正在建设的生活垃圾处理工程项目有平湖垃圾焚烧发电厂二期工程，设计处理规模为1000 t/d，目前已建成并试运行。规划建设的还有宝安白鸽湖垃圾焚烧发电厂(1000t/d)、龙岗大工业区垃圾焚烧发电厂(800t/d)。目前老虎坑垃圾发电厂日处理垃圾能力为1200t，并网发电后，该厂每月发电200多万度，除三分之一自用外，其他并入市政电网，统一调度使用，每天可实现收入20万元。这样既消化了垃圾，又获得了电能，产生了良好的经济效益。另外位于清水河市政综合厂的垃圾焚烧车间，主要以焚烧生活垃圾

7、为主，利用焚烧的热能发电，目前每天消化垃圾约500t。 2007年以来，有越来越多的大型垃圾发电厂开始筹备或者兴建。扬州垃圾发电项目。垃圾处理能力：项目一期为800t/d，二期为400t/d。一期工程投产后，按照一t垃圾发电280度计算，预计年发电量1亿度。广州李坑垃圾焚烧发电二期项目。该项目计划投资97亿元，投产后每天可处理垃圾2000t，年处理垃圾量达到73万t，投产后的李坑垃圾焚烧发电二期项目每年可发电18亿一2亿度，这是目前全国最大的垃圾焚烧发电项目。长春市垃圾焚烧发电二期工程。该项目建成后将成为东北地区最大的垃圾焚烧发电厂，每天可焚烧垃圾约1040t，转化为28万千瓦时电。长春计划再

8、建一座同等规模的垃圾焚烧发电厂，届时将不再填埋垃圾，而是全部焚烧处理。目前，中国已有28个省、自治区及直辖市的大中小城市建成了约140座垃圾发电厂。据专家预计，到2020年中国将新增垃圾发电装机容量330万千瓦左右，按每千瓦4500元的设备造价计算，中国垃圾发电市场容量为约149亿元人民币。 近年来，随着焚烧处理技术的进步，国外对生活垃圾焚烧厂实施了大规模的结构调整，通过更高的环保标准来改造旧的焚烧厂，关小厂、建大厂，使焚烧发电厂向规模化、大型化发展。1.3 国外垃圾发电概况 1.1.美国美国从80年代起先后投资20亿美元兴建了90座，总处理能力达3000万t/d的垃圾电厂。到1990年已发展

9、到400座焚烧厂、焚烧率达18%，到2000年将提高到40%.美国垃圾发电厂处理能力都较大，1985年在纽约建造了当时最大的垃圾电站，日处理能力2250t.1991年投产的垃圾平均处理量为1400t/d.下面以美国H-Power夏威夷垃圾发电厂为例作以介绍。 a.工艺流程垃圾焚烧前，经一系列输送、筛选和粉碎装置，把那些不易处理和不能燃烧的垃圾清理掉。然后，在1000的高温下焚烧，形成的残渣、液态造粒（惰性灰渣），送出填埋；烟气在排放前经注入石灰脱硫中和酸性气体，并传热给水变成过热蒸汽，入蒸汽轮机发电，烟气经锅 炉尾部受热面后，经静电除尘，除尘达标后入烟囱排放，静电除尘的细灰运出做建材综合利用。

10、 b.主要技术参数处理垃圾能力2160t/d垃圾焚烧炉出力2854t/d垃圾保证运输量561600t/a垃圾保证处理量561600t/a发电最大出力570MW（可供40000户家庭用电需求） c.运营实绩H-Power年可提供全市6%的电力，在6年运行中，已处理了400万吨垃圾，相当于全岛垃圾的90%以上，这些垃圾所发电力相当于燃用500桶原油发出的电力，而且焚烧过程不需任何掺和剂（辅助燃料）。 H-Power是市政立项最大公共事业工程之一，并无任何诸如税收等方面的“优惠”。在市政府看来，H-Power尽管有功于环境及旅游，但它和任何企业一样，没有什么特殊，因此建设费高达1.8亿美元，它必须承

11、担所有的经营费用，而且还要支付贷款利息，债券和其他费用。 H-Power负责人说：到2010年电厂所有建设贷款还清以前，每年运营费和贷款利息为2600万美元。不过，运营是成功的，1997年电力销售收入达到了2700万美元。电厂的能量转换效 率已超过了电厂设备的保证率（25%），更主要的是它是环境治理的典型代表，将可能被埋掉 并污染环境的垃圾转换成可利用的电能，至于垃圾焚烧后产生的灰渣已不会对环境构成任何威胁，负责人很自信地说：垃圾电厂能满足州政府环保局的一切环保标准。 日本日本通产省规划到2000年垃圾发电装机达2000MW，为达此目标，通产省积极组织力量， 解决有关技术问题，并通过发行股票债

12、券等方式进行融资，用以兴建垃圾电厂。 迄今，日本垃圾电厂最大出力为东京都江东清扫工厂，达15MW，最小的垃圾发电厂为广岛市的宇佐南清扫工厂，仅有0.5MW.计划在2000年动工的福田县大年田市垃圾电厂，发电功率13.4MW，计划在2002年投运。 日本城市生活垃圾废塑料较多，焚烧后产生的HCL浓度过高，对锅炉产生严重腐蚀。由于日本垃圾成份中聚氯乙烯废塑料含量（即氯含量）过高，故日本垃圾电厂的蒸汽温度一般300 ，汽压也低为1.3MPa，所以电效率仅有10%15%.目前采取改进锅炉材质及表面镀层技术 ，以提高耐腐蚀能力。现今蒸汽温度可达400以上，汽压提高到4.0MPa以上，发电效率也提高到25

13、%以上。 其他国家英国于70年代初，在伦敦市埃德蒙顿建立垃圾电厂，是当时世界上最大的垃圾电厂，共有5台滚动式炉排式锅炉，年处理垃圾40万吨，接着在诺丁汉。泽西及考文垂各郡都先后建起了比较大的垃圾电厂。 法国现有垃圾焚烧炉300多台，可处理40%以上的城市垃圾，在巴黎附近的ISSY厂，有4450 t/d的马丁式焚烧炉。 德国在1985年有垃圾焚烧炉46台，1995年65台，1998年75台，发展相当快。 新加坡于1986年建成了一座2700t/d的大型垃圾电厂。此后，发展很快，新加坡垃圾焚烧率已达100%.1.4我国垃圾发展的现状全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾

14、。目前中国城市生活垃圾累积堆 存量已达70亿吨。根据国家环保总局预测，2010年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨，2015年和2020年将达到2.1亿吨。 我国城市垃圾焚烧发电最早投入运行始于1987年。之后，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，垃圾焚烧处理能力在近5年间增长了5倍。 垃圾处理的原则是无害化、减量化、资源化。垃圾焚烧发电因大大减少填埋而能够节约大量的土地资源，同时也减少了填埋对地下水和填埋场周边环境的大气污染。 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

15、圾混烧流化床垃圾焚烧技术和其他技术。按照日处理1800吨二段往复式垃圾焚烧设备计算，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480吨、二氧化硫排放768吨。 “煤层气、生活垃圾填埋气、氧化氮等，是造成全球气候变暖的重要来源。”英国辛迪克碳基金中国及亚太地区总裁韩野炬认为，垃圾发电主要受一些技术或工艺问题的制约，比如发电时燃烧产生的剧毒废气长期得不到有效解决，所以有效减排的关键是采用先进技术。 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

16、、德国在其新能源法中都规定：垃圾直接焚烧发电的电力电量强制上网，并实施电价补贴或绿色电价。 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。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。 根据全国城镇环境卫生“十一五”规划，2010年全国城市生活垃圾清运量将达到1.8亿吨，无害化垃圾处理将达到60以上。专家指出，如果到2010年，垃圾焚烧处理量占总垃圾产量的10，焚烧热能用于发电和供热，那么从现在到2010年，则需要新建日处理能力为3.2万吨的垃圾焚烧设备。 随着垃圾回收、处理、运输、综

17、合利用等各环节技术不断发展，垃圾发电方式很有可能成为最经济的发电技术之一，从长远效益和综合指标看，将优于传统的电力生产。第二章 垃圾焚烧发电供热的经济性分析随着经济的发展和人民生活水平的提高，以家庭为主及从办公室、餐馆、饭店和菜场等处排出的生活垃圾量越来越大，而这种生活垃圾基本上不能进行再利用，城市垃圾污染环境问题变得日趋严重;针对我国国情，垃圾焚烧发电、供热电厂的发展亦势在必行，但其投资、经济性如何，成为诸多建设单位及投资者关注的问题。垃圾焚烧发电供热的工艺流程参照国内外垃圾电厂运行的实际情况，垃圾焚烧发电供热的工艺流程如下。2.1 垃圾发电供热流程简介城市需要处理的垃圾由运输车运至电站，经

18、地磅称重后，开到投料门，卸到垃圾坑。垃圾坑容积较大，可堆放3天以上的焚烧量，垃圾在坑内发酵，脱水后，由垃圾吊车将垃圾送入送料器，并进入炉排，在焚烧炉本体内燃烧。在开始点炉时，需投助燃装置喷油助燃，一旦起动完毕，送风机经过蒸汽式空气预热器送入炉排下部成为热风，即可使垃圾充分燃烧，助燃装置随即停用。送风机的入口与垃圾坑连通。这样可将垃圾的异味送入燃烧温度约800-900的焚烧炉内进行热分解，变为无臭气体。燃烧完的灰渣落入出灰装置，由输灰机送到灰坑.在输灰机上部配有调湿机，使分离出来的灰渣在厂内自动加入适量的水份，使之成为湿灰运出，不致向四周飞扬。燃烧的火焰及高温烟气，经过单炉膛双汽包自然循环锅炉，

19、从而产生过热蒸汽，并为汽轮发电机组提供汽源.烟气经过锅炉后再通过脱硝装置、脱盐装置、机械式集尘器及电气除尘器后，由引风机将烟气送入烟囱排向大气。此时排入大气的含尘量可控制在0. lg/Nm”以下。锅炉、汽轮发电机组正常运行时，由中央控制室进行集中控制与监视。工厂排水在进入公共下水道之前，还可设置排水处理装置进行预处理。运载垃圾的汽车一般还需有自动洗车装置，将汽车冲洗千净之后再出厂。汽轮机的排汽进入冷凝器，通过凝结水泵打入除氧器，再通过给水泵打入锅炉。冷凝器还需要大量冷却水通过循环水泵送入，这样汽轮机的排汽通过冷凝器就凝结成水，同时形成真空，其它一般常规系统这里就不再赘述了。2.2 垃圾分类根据

20、环卫局提供的资料，某城市日产垃圾1500吨，其中生活垃圾800-900吨，生产垃圾成分组成如下表2一1表2一1 生活垃圾成分表表1 生活垃圾元寮分析项目0 11Y 0 SY CLY NY Ay WY数值17.5 0.75 0.31 0.44 0.66 0.34 32 48某城市垃圾热值在4605 5440kl/kg之间，根据联合国环境组织(UNEP)的规定，当垃圾的低位发热量为3350-7100kJ/kg时，适合焚烧处理，水份40%-50%，经短时间搁置脱水可以直接入炉焚烧。2.3 垃圾焚烧发电供热工艺流程（1） 流程选择根据某城市垃圾成分及目前国内垃圾发电的状况、技术设备的成熟性，拟选用垃圾

21、直接入炉燃烧的形式，其整体工艺流程前面己有叙述，此种流程在国内己有成功的运行经验，是适合我国国情的。（2） 主要设备选择根据某城市日产垃圾量、成分，该工程宜选择“五炉二机”形式，正常运行方式为四炉运行，一炉备用，也可五台炉同时运行，考虑到将来垃圾可燃成分热值的提高，锅炉、汽轮机、发电机都应留有一定余量;锅炉选用日处理量200t的焚烧炉，汽轮发电机的容量为二台3MW抽凝机组。垃圾电厂日处理垃圾量可基本维持在800-900t.锅炉及其参数选用日处理生活垃圾量200t的锅炉5台，过热蒸汽出口压力为2. 57MPa，过热蒸汽出口温度3700C,额定蒸发量为10.5t/h，给水温度121x,冷空气温度2

22、2C，前置蒸汽空气加热器出口温度149C，管式空气预热器进、出口温度149/312，锅炉效率67%0汽轮机组及其参数选用型号为C3-24/5汽轮机2台，汽机进汽量25. 8t/h，进口蒸汽压2.50MPa，进口蒸汽温度360C,额定功率3000kW，抽汽压力0.294MPa，额定抽汽量12t/h，最大抽汽量15t/h，排汽压力0.O1MPa，发电机额定功率3000kW，出口电压6000kV，功率因数0.80（3） 投资与经济效益本项目为大型社会公益事业项目，系燃用废弃垃圾发电供热，属于节能利废、变废为宝之环保项目，是国家能源政策支持的方向，初步设想其投资应由三部分组成:政府投资:国家贷款:自筹

23、资金。投资总额由所选设备决定，目前我国处理垃圾的焚烧炉己达到全部国产化，但200t/d及以上的焚烧发电设备的关键部件尚需进口，所以设备在价格上存在很在差异，但可喜的是我国垃圾发电事业虽然起步较晚，可现在取得了很大的进展，相信200t/d及以上的焚烧炉实现国产化时间不会太远。下面针对设各情况，具体投资如下:一、 所有设备全部进口按目前进口设备价格估算，该项目总投资额应接近9亿元(人民币)。此巨大的投资额一般城市的经济很难负担，国内建垃圾电厂不适合采用这种形式，不符合我国国情。二、 关键设备进口，其余设备国产化这种形式具有推广价值，沿海城市如深圳、珠海等地基本上采用这种方法，这样不仅为国家节约大量

24、外汇，而且关键部件进口可使设备运行稳定性提高，并且设备价格也大幅度下降，如采用这种形式此项目投资大约在2.5-2.6亿元人民币，具体投资从大处着眼如下:项目建筑工程费设备安装工程费器具工具其它总计4728万元13789万元3216万元131万元3453万元25317万元三、 所有设备国产化根据国内研究垃圾发电设备的实际情况，目前国内锅炉厂己使150t/d及以下的垃圾焚烧炉实现全部国产化，相信在未来几年内会有更大的进展，如采用这种形式，此项目投资约2.0-2. 1亿元人民币，具体投资如下:项目建筑工程费设备安装工程费器具工具其它总计4728万元9456万元3216万元85万元2950万元2043

25、5万元四、经济效益评价根据资金来源及垃圾电厂的公益事业特点，结合近期同类工程的有关资料，对工程进行了经济效益评价。（1） 评价计算的原始数据总装机容量6MW年利用小时数6500h综合厂用电数18%售电价格290元/k.kW.h供热价格20元/GJ全厂定员40人（2） 经济效益评价估算的主要结果日处理垃圾量为800-900t，每年可提供电量3.2x10kWh，创造产值近1100万元;年供热量4.68 x 100GJ，创造产值936万元，而目前由于采用的堆埋法处理垃圾每吨需处理费用近35元，则每年此项费用近850万元，故每年焚烧垃圾共创产值2886万元。则(1)采用关键部件进口，其他立足国产化的原

26、则，建设如此规模的垃圾焚烧电站，投资回收期约为9年。采用全部国产化设备，则投资回收期约为7年。五、 主要结论经过技术经济分析，可以得出如下主要结论 利用生活垃圾直接燃烧发电供热，技术成熟，工艺流程简单、合理，特别是选择150t/d炉及以下设备，从投资情况看更具有承受性。垃圾通过焚烧处理以后，容积减少90%,重量减轻70%以上，达到减容减量目的，同时少占用土地，且解决了地下水源、空气污染等问题，有效地改善了环境。生活垃圾的焚烧处理从某种意义上讲是彻底实现废物充分利用，变废为宝的最有效途径。综上所述，利用生活垃圾直接入炉焚烧发电供热，技术上是可行的.符合国家的环保政策、能源政策，具有突出的环境效益

27、、社会效益，经济效益亦十分明显。 第三章 开发垃圾发电技术实现持续发展当今世界，环境污染日益加剧，环境保护己成为国民经济可持续发展的重要组成部分。临沂市是鲁西南重要的商贸枢纽，近几年来，随着商贸批发市场规模的发展，城市人口迅速增加。相应的城市生活垃圾的数量也在急剧增加，据统计，现在每天产生城市生活垃圾约600吨左右，并以每年平均10%增长率递增。临沂市政府把垃圾处理列为99年度市政府“为民十大工程”之一，决定投资5000万元，在临沂市城西北36公时处征地1500亩，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500亩，现在正在进行勘探、水文调查、基础处理等前期工作。城市生活垃圾的处理方法主要有填埋、

28、堆肥、焚烧等。填埋法方便易行，处理量大，是现在城市垃圾处理的一种主要方法，但是易造成二次污染，特别是垃圾中的一些有毒有害物质填埋腐烂后，渗透到地下，引起地下水的污染:同时产生的一些有害气体造成环境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚烧法是最有效的方法，使城市垃圾处理基本上达到了减容化、无害化和能源化的目的。垃圾焚烧后，一般体积可减少90%以上，重量减轻80%以上:高温焚烧后还能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质，可有效地控制二次污染。垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热，实现了能源的综合利用。3.1 垃圾发电技术的可行性分析城市生活垃圾焚烧发电技术在国外己有四十多年的历史，最先利用垃圾发电的是德国

29、和法国，近几十年来，美国和日本在垃圾发电方面的发展也相当迅速。目前，日本拥有垃圾发电厂一百多座，发电总容量在320MW以上，单台设备最大处理垃圾能力为552吨/日。我国垃圾焚烧发电供热技术起步较晚，现在还处于研究开发阶段。现已成立的部分垃圾发电站，基本上是引进国外的设备和技术。我国第一座垃圾发电站是在深圳，引进的是日本三菱重工生产的两台炉排式垃圾焚烧炉，日处理垃圾150吨，配置500kW的汽轮发电机组来发电供热。1992年又上了一台杭州锅炉厂(引进日本三菱重工技术)制造的垃圾焚烧炉，日处理垃圾150吨，配置1500kW汽轮发电机组。在上海、天津等城市也相继与法国、澳大利亚等国家合作建设垃圾发电

30、厂。引进的这些垃圾锅炉基本上都是炉排炉，价格昂贵，而且在燃用低热值、高水份的垃圾时，为了保证锅炉的正常燃烧，达到需要的工艺参数，必须添加燃料油，运行成本较高.经济效益差。发展适合我国国情的垃圾焚烧炉，实现设备国产化，达到低污染和高效燃烧是众多科研单位和生产厂家正在研究开发的课题。流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。他利用炉内燃料的充分流动、混合，达到高效燃烧。我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。特别是浙江大学热能工程研究所多年来进行废弃物(如洗煤泥、煤研石、城市生活垃圾等)的研究开发和应用。成功开发出异重流化床城市生活垃圾焚烧技术，可实现高

31、效清洁燃烧。采用流化燃烧技术焚烧垃圾的优点主要表现在以下几个方面:a 操作方便，运行稳定。由于流化床料为石英沙或炉渣，蓄热量大，因而避免了床的急冷急热现象，燃烧稳定。垃圾的干燥、着火、燃烧几乎同进进行，无需复杂的调整，燃烧控制容易，易于实现自动化和连续燃烧。b 设备寿命长。炉内没有机械运动部件，使用寿命长。c 可采用全面的防二次污染的措施。对焚烧时产生的有害物质进行处理，在不增加太多投资的前提下，可将NO, SO:等气体排放控制在国家标准以下，炉渣呈千态排出，便于炉渣的综合利用。d 流化床焚烧炉由于炉内燃烧强度和传热强度高.相同垃圾处理量的流化床焚烧炉和炉排炉相比体积要小，故而投资小，适应于大

32、型化发展。e 燃料适应性广，可燃烧高水分、低热值、高灰分的垃圾，床内混合均匀。燃尽度高，使垃圾容积大大减少，特别适应于垃圾热值随季节变化很大的特点。因此，流化床垃圾焚烧是一种综合性能优越的焚烧方式，尤其适合我国垃圾热值低、成分比较复杂的国情。随着我国人民生活水平的提高，城市生活垃圾中无机物含量将大幅度下降，有机物、纸、塑料等高热值废弃物成份逐渐上升，使之具备了能源化利用的可能。当城市生活垃圾随着季节变化或影响过低时，为保证供电或供热，可将垃圾与辅助燃料(如原煤、废油等)在同一炉内混烧。目前，城市生活垃圾流化床焚烧发电新技术己应用到商业化运营的热电项目上。1998年浙江大学热能研究所与杭州锦江集

33、团将联合开发的此项技术应用到余杭热电厂，把余杭热电厂原有的一台35t/h链条锅炉改造为垃圾流化床焚烧炉，燃用杭州市部分地区的城市生活垃圾。锅炉经改造后，单台炉日处理垃圾150250吨，同时补充部分辅助燃料 原煤，以保证热电厂的正常供热和发电。余杭热电厂的垃圾焚烧炉至今已运行十个月，运行状况良好。其运行情况如下:垃圾焚烧炉运行稳定，各项技术参数和指标时效达到了设计要求，保证了发电机组的正常运行:最长连续运行时间超过一个月:平均每小时焚烧垃圾约7吨，最大量可达到11吨/小时:对垃圾成分、热值随季节性变化和适应性好。通过以上的分析说明，在我国发展垃圾发电，在技术上已经有了很大的突破，特别是近几年来循

34、环流化床燃烧技术发展迅速，为垃圾焚烧技术的发展创造了有利的条件。目前，我国各地热电厂循环流化床锅炉的数量正在大幅度上升，并向大型化发展，运行操作和管理水平在不断提高，并趋于成熟，对垃圾流化床焚烧炉的推广应用又创造了较好的环境。3.2 方案的选择垃圾焚烧发电项目建设方案的确定，应从本地的实际情况出发，结合城市发展水平而定。国外的技术比较成熟，但设备的价格昂贵，投资太大，一般中小城市难以承受。采用国内的技术和设备，投资小，很适合我国的国情。一般来说，在一个城市是新建一座垃圾焚烧发电厂，还是利用现有的热电厂进行改造，应进行可靠的分析和研究。利用现有的小热电厂进行改造将比新建一座更有利，分析如下:a

35、新建一座垃圾发电厂，在整体布局和结构上可能合理些，但投资较大，如新建一座日处理垃圾300 500吨中型垃圾发电厂，要建3x35t/h锅炉十2x6MW 汽轮发电机组，需投资1.4-1.5亿元。投资大，产出低，项目经济效益低下。b 热电厂在现有的基础上进行改造，可以利用原有的生活办公设施及生产厂区和配套设备，节省投资，见效快。同时，进行改造也可以有两个方案;一是在热电厂厂地允许的情况下，建新的垃圾焚烧炉和发电机组，那样机组分布较合理，但在目前电力需求趋于饱和的情况下，新机组发电并网比较困难;原有的锅炉进行改造，配套热电厂现有的机组，比较容易操作，可以节省大量的投资，实施容易，能起到事半功倍的效果。

36、临沂热电厂位于临沂市西南部的工业区内。现在3x35t/h链条锅炉+ I x75t/h循环流化床锅炉和1xC6+IxB6+1xC12中温中压汽轮发电机组。供热主管线长20余公里，主要为50余家工业生产用户和机关宾馆居民采暖供热。现有的两台35t/h链条炉需要燃用优质烟煤，虽经几次改造，但是效果不大。锅炉效率低，经测试锅炉热效率为78%，面临着被淘汰的可能。如果把链条炉改造成流化床垃圾焚烧炉，可以解决临沂市的垃圾处理问题，同时提高锅炉的热效率，适应时代的发展，对我厂经济效益将有很大的改观。因此，我们选择了利用原有锅炉进行改造的方案。第四章 提高垃圾焚烧发电效率的途径在环境污染和能源紧缺的压力下，垃

37、圾能源化利用技术得到迅速的开发与应用。60年代初，西德、法、美、日等国开始把既能减少垃圾堆存，又能回收能量的垃圾处理方式作为新兴的环保技术和新能源开发技术;，今天世界范围内已建立起各种规模，各种型式的垃圾电站，我国深圳特区也有一座垃圾电站(深圳环卫综合处理厂)正式投产发电。垃圾的能源化利用大致有以下几种方法:生物化学法。将垃圾填埋后，经过厌氧消化，产生沼气。沼气的主要成分是甲烷、二氧化碳、氧化氮等。处理后热值可达21 -24MJ/Nmo气化法。垃圾中的有机物在高温环境下，与空气(或氧气)及蒸汽反应，生成可燃气。可燃气的主要成分是一氧化碳、氮气等，净化后热值可4.4-5.9MJ/Nm热解法。垃圾

38、中的有机物在缺氧和适当高的温度环境下，受热而发生物理、化学分解，生成氢气、一氧化碳、甲烷、甲醛、甲醇、焦油等，热解所得的可燃气热值可达16MJ/Nm3 焚烧法。将垃圾作为一种燃料，直接置于焚烧炉中燃烧，以水为工质吸收显热，产生蒸汽，用于发电或供热。焚烧垃圾发电具有以下优点:处理速度快，处理量大，可有效遏制垃圾堆存量的增长。工艺较简单，运行可靠，占地面积小。实现垃圾中的化学能向高品位电能转换，变废为宝，具有一定的经济效益。焚烧后垃圾减容量大，可减容70-90%,灰渣还可用于制砖或铺路。焚烧过程中，垃圾携带的大量病原体在高温下被灭除，有利于保护环境。但是，从我国投运的垃圾电站来看，也存在一些问题，

39、主要是发电效率偏低。另外，还有高温腐蚀、烟气排污等问题。但这些问题并不是孤立的，有着一定的联系。本文将以深圳环卫综合处理厂36.25t/h焚烧炉为考察对象，以提高发电效率为目标，探讨解决焚烧垃圾发电工艺中一系列问题途径4.1 采用先进的燃烧技术4.1.1 垃圾燃料的品位及其对燃烧的影响燃料的品位在很大程度上影响着锅炉的热效率。垃圾是一种低品位燃料，其可燃成分含量及热值均较低，影响了焚烧垃圾锅炉的热效率，甚至影响到锅炉的稳定运行。80年代以前，我国民用能源以煤炭直接燃烧为主，炉灰弃量大。炉灰及建筑余泥约占垃圾成分的60-80%，可燃成分仅占20-40%其中有机成分约占16-30%0热值在3300

40、-3600kJ/kg之间，基本上难以独立作为一种燃料。80年代以后，城镇民用能源以煤制气和液化石油气为主，炉灰大量减少。并且，随着生活水平的提高，包装废弃的纸、塑料等大量增加，垃圾中可燃成分也增多，热值明显提高。表1列出了我国城市垃圾的一般成分，表2给出了深圳市垃圾的可燃成分及热值。表1 我国城市垃圾的一般成分(%)有机成分(37.5%) 无机成分(62.5%)厨余废纸塑料木竹纤维炉灰砾石金属玻璃31.0 2.5 1.5 1.5 1.0 56刀4.5 1.0 1.0表2 深圳市垃圾可燃成分与热值%)at#R I.S碳氢硫其它热值(KJ/kg)30-36 16-19 2.17- 2.600.15

41、- 0.1812-14 3770 6280现在，垃圾已可以作为锅炉的燃料了，但是，与一般煤燃料相比，其热值较低。标准煤的热值为29300kJ/kg，一般燃煤热值为16000-23000kJ/kg。且垃圾中可燃成分比煤低，燃煤中固定碳在35-65%，挥发分在525%之间。另外，垃圾的成分波动很大。这都严重影响到锅炉的安全经济性。当碎玻璃、余泥等成分很多时，可能造成熄火:当铁、铝等金属成分较多时，将带走量热。使热效率下降.垃圾的低品位特性，对焚烧垃圾锅炉的设计提出了特殊的要求。4.1.2 垃圾焚烧技术常被采用的垃圾焚烧炉，炉型有马丁炉、垃圾焚烧链条炉、沸腾炉。深圳市环卫综合处理厂采用的是马丁炉。马

42、丁炉排具有如下优点:垃圾在阶梯式布置的连续炉排上，由高到低逐级流动，有足够的炉内停留时间，可以保证充分0尽，且可以像链条炉排一样，减少细屑泄漏。但是，马丁炉的燃烧工况较易受垃圾品位波动的影响。当可燃成分较低时，常需喷油助燃，而油是一种高品位能源，耗油较多，则经济性下降。沸腾炉较易保证燃烧的稳定，垃圾和热砂同时输入炉内.热砂在气流的剧烈搅拌下，呈沸腾状态，可将均匀投入床内的垃圾包围，使之均匀地充分燃烧。目前，新开发的垃圾焚烧炉炉型还有水冷却旋转燃烧室的焚烧炉和等离子弧燃烧方式。设计具有宽调节比，稳定性较高的炉型，使这能满足垃圾燃料的低品位特性，并能适应垃圾品质的大幅度波动，是垃圾焚烧技术推广应用

43、的关键。Fe+2HC1-FeC12+H2 、Fe0+2HC1-FeC12+H20 Fe20,+2HC1+CO-Fe0+FeC12+H,O+CUZFe,0,+2HC1+CO-2Fe0+FeC12+H2U+CU24.2 提高蒸汽参数4.2.1 高温腐性限制了过热蒸汽的温度在火力发电机组中，由朗肯循环原理可知，蒸汽温度和压力等参数提高，发电效率也随之提高，深圳市环卫综合处理厂的垃圾处理量为6.25t/h.蒸汽出力为13t/h。若蒸汽为203、1.6MPa的饱和蒸汽，加之蒸汽出力不稳定，则只能配SOOM 汽轮机发电，若蒸汽为3500C,1.5MPa的过热蒸汽，则可配2000kW汽轮机发电，国外的经验表

44、明。若蒸汽温度低于300C,则发电效率只能达到10-15%;若蒸汽温度提高到400C，发电效率则可达到21%。目前，欧美国家垃圾发电的蒸汽参数多为:400-500、5.88-6.86MPa，其发电量为1405kWh/t垃圾。而深圳垃圾电站实际运行中，仍用饱和蒸汽发电。因为，过热器投运100天，即遭到严重的高温腐蚀，被迫停运。4.2.2 高温腐性机理高温腐蚀是氯与氯化物、硫与硫化物在较高温度下对金属及其保护膜的侵蚀过程。筑气与金属反应的生成物，挥发性很大，熔点较低，不能在金属表面形成保护膜。CI2的主要反应是:2Fe+3C13-2FeCl3 (1)FeC13的熔点仅282C.HC1的主要反应是:除T对Fe, Fe2O3, Fe3O,侵蚀外，C12, HCI不可能破坏C12O:保护膜。S和H2S的特点是:容积比大，融点低，蒸汽压高，可破坏金属保护膜。H 2S的主要反应有:Fe+H2S-FeS+H2Fe2O,+2H2S+CO-2FeS+2H2O+C O2Fe2O3+2HZS+C-2FeS+2H2O+CO同时，硫的氧化物(5O2 SOO硫化物(Na2S. K2S, FeS),硫酸盐类(Na2S0, K2S0,)对金属也有较强的高温腐蚀。有关高温腐蚀的机理，文献均作了较详细的介绍。4.2.3 抑制高温腐蚀高温腐蚀的防护可以从温度、材质、腐蚀气含量、炉内气氛等几个方面考虑。欲