垃圾焚烧炉热能的合理利用（一）

　　一，行业简介

　　1,地位和作用

　　焚烧炉是常用于医疗及生活废品、动物无害化处理方面的一种无害化处理设

　　备。其原理是利用煤、燃油、燃气等燃料的燃烧,将要处理的物体进行髙温的

　　焚毁碳化,以达到消毒的目的

　　垃圾焚烧炉,是焚烧生活垃圾的设备,生活垃圾在炉膛内燃烧,变为废气进

　　次燃烧室,在燃烧器的强制燃烧下燃烧完全,再进入喷淋式除尘器,除尘

　　后经烟囱排入大气。

　　随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起,我国已经步入城市生活垃圾高产国

　　的行列。据统计,1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t,其中上海全市垃

　　圾产量为270万t(每天约7500t),居全国首位。1995年全国城市垃圾的总

　　产量已达1亿t.根据对418个大、中城市的调查统计,我国城市的垃圾产量以

　　每年10%的速度递增,预计到2010年垃圾年产量将达约2亿t.目前全国垃圾的

　　历年堆存量已达60多亿t,侵占土地面积多达5亿m2(合75万亩)。全国600

　　多座城市中,有200多座已为垃圾山所包围。上海市区1260km2范围内有50

　　D2以上的垃圾堆近2000个,占地面积约7900亩。垃圾的长期露天堆放对大气

　　环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。因此,大力发展我国城

　　市垃圾焚烧技术的研究和设备的开发应用势在必行

　　2.行业现状

　　建设部最新统计资料介绍:截至2006年底,全国共建有生活垃圾处理厂(场)

　　67座,处理能力8567万吨;填埋场372座,处理能力7103万吨,分别占80%

　　和83%;焚烧厂69个,处理能力1138万吨,分别占15%和13%:堆肥厂26个,

　　处理能力326万吨,分别占5%和4%

　　截至2006年底,焚烧处理量占全部垃圾处理总量的比例约为13%,与2005年

　　相比,填埋下降2个百分点,堆肥下降1个百分点,而焚烧处理上升3个百分

　　点:我国垃圾通过焚烧发电进行处理的比重已接近国际平均水平

　　另外,一批焚烧厂在半年内建成或即将建成投产:宜兴垃圾焚烧项目、福州红庙岭垃圾发电厂、厦门市环卫综合处理厂、天津青光垃圾焚烧发电厂、温

　　厂、淄博垃圾焚烧发电厂、昆明西

　　郊垃圾焚烧发电厂一期、成都市第一垃圾发电厂等项目。其中80%的焚烧厂是

　　在近5年建设的,若干从事焚烧厂投资或供货的龙头企业已经开始形成,可见

　　垃圾焚烧发电在我国正处于快速发展阶段

　　目前国内对垃圾焚烧处理工艺的适用性认识存在较大的差导,针对垃圾焚

　　烧发电处理城市生活垃圾,主要有炉排炉和流化床两种工艺。现阶段,我国适

　　合用哪种工艺,建

　　国家发改委、国家环保总局三个主管政府部门之间

　　存在很大的分歧。但是,目前来看,炉排炉在市场的声音明显要强于流化床

　　甚至有建设部的专家认为流化床焚烧处理工艺根本不适合用于目前我国的生活

　　垃圾处理,在国内对流化床处理工艺造成了很坏的市场环境。截止目前为止

　　国内炉排炉与流化床焚烧厂细分国内市场的情况统计情况如下

　　

　　在我国《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》指出

　　在经济发达、生活垃圾热值符合条件、土地资源紧张的城市,可加大发展焚烧

　　处理技术;新増城市生活垃圾无害化处理设施479项,其中垃圾焚烧厂82座

　　占17.1%,平均单座焚烧厂的日处理能力约为810吨。并且“十一五”期间,

　　计划城市生活垃圾无害化处理率达到70%,城市生活垃圾无害化处理设施建设规划总投资为589亿元,而“十五”期间的总投资为198亿元,对比可看出

　　我国城市生活垃圾无害化处理设施建设上的投资增幅是非常明显的

　　垃圾焚烧发电属于可再生能源发电当中的生物质发电,根据《可再生

　　能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)生物质发电电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电

　　价组成,补贴电价标准为每千瓦时0.25元。同时国家针对垃圾发电还采取多项

　　免除了增值税的征收,并在所

　　家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务

　　所谓的垃圾处置费

　　基于以上国家政策的大力支持,我们有理由相信,我国垃圾焚烧处理

　　比例将继续稳步提高,2010年有望达到18%。结合市场目前的发展态势,接下

　　来一段时期,采用B0T等方式建设焚烧厂将逐步占据主导,2008~2015年将迎

　　来我国焚烧发展的黄金期

　　二,主要生产工艺流程和生产装置

　　生活垃圾由垃圾车定期运入电厂,经设在厂

　　地磅进行计量后,自动卸

　　入垃圾堆库。生产运行时,垃圾经桥式抓斗起重机转卸到炉前垃圾料斗,经垃

　　圾给料杋连续均匀送λ焚烧炉内。冋时粒度合格的辅助燃料煤,经计量后由输

　　煤皮带送入炉前钢制大煤斗,通过炉前皮带称重式给煤杋机计量后送入炉膛内燃

　　烧。炉膛整体由膜式水冷壁组成,在下部布置有水冷布风板及风帽。燃烧空气

　　分为一、二次风,预热后的一次风经风帽小孔进入密相区使燃料开始燃烧,并

　　将物料吹离布风板。二次风由床层上方的二次风口分层送入炉膛。烟气经悬浮

　　段碰撞炉顶防磨层,部分粗物料返回密相区,烟气只携带细物料离开炉膛进入

　　高温旋风筒分离器。进入高温旋风筒分离器的烟气经旋风筒分离后,细物料通

　　过返料器返回炉膛后循环燃烧。分离后含少量飞灰的干净烟气通过上排气口流经过热器及尾部受热面后排出锅炉本体。锅炉混烧的垃圾和煤渣经燃烧后产生

　　的炉渣,从布置的排渣口放出,直接落至冷渣器,经冷却后运至渣库,外运用

　　经受热面热交换产生过热蒸汽

　　管用于发电。烟气经余热锅炉进入烟气净化主系统,烟气净化主系统由反应塔袋式除尘器、引风机和烟道管组成。净化后的烟气中烟尘和有害成分降低到符

　　合环境允许的排放浓度后,通过烟囱排入大气

　

　　2,垃圾焚烧炉的结构组成和工作原理

　　垃圾焚烧炉由垃圾前处理系统,焚烧系统,烟雾生化除尘系统及煤气发生炉(辅助点火

　　焚烧)四大系统组成,集自动送料、分筛、烘干、焚烧、清灰、除尘、自动化控制于一体

　　1、主要系统介绍

　　整套处理系统由下列几部分组成:助燃系统、焚烧系统、集尘器系统,电控系统

　　2、进料方式

　　由于本焚烧炉属于特制,采用人工投料的方式。手动将动物尸体放入焚烧炉内。安全起见,

　　投料应在火势微弱的时候进行。进料口设操作平台,方便投送物料操作及维修

　　3、助燃系统

　　功燃系统主要设备为燃气燃烧器

　　叻燃系统的作用是点火开炉和辅助物料焚化(当物料热值较低时,不能维持自身的燃烧时)

　　天燃气燃料和空气在燃烧器燃烧头内混合燃烧并可以通过调节燃烧空气和燃烧头获得最佳的燃烧参数,燃烬气体在燃烧头内再循环,可以使污染物,尤其是氮氧化物(NOx的排

　　放降到最低。具有全自动管理燃烧程序、火焰检测、自动判断与提示故障等功能。燃烧器

　　能在程控器的控制下,进行自动点火。燃烧器具有自动点火、灭火保护、故障报警等功能

　　和火焰强度大,燃烧稳定,安全性好,功率调整大等特点。燃烧器可以手动调节空气流量

　　从而改变火焰大小;内置调压阀,保证出口气压稳定:同时也可通过调整供气压力来调节

　　4、焚烧系统

　　1)炉本体

　　炉本体是由耐火材料、保温材料、绝热材料砌筑在炉排上部的腔体,外包钢板以防烟气泄

　　漏并使炉本体表面温度小于50℃。在炉本体側面设有检修门,辅助点火燃烧器也在侧

　　炉本体设有操作

　　在炉膛内烟气从下向上冲刷物料,将物料中的水分烘干,使物料及时着火.而且前后拱耐

　　火材料蓄热又辐射物料,从而保证了物料燃烧温度。延长了烟气的停留时间,使物料及飞

　　灰中的有机物燃烧完全,提高了有害物质的销毁率

　　炉本体以高温耐火材料做衬,中间是隔热材料,外层是保温材料,可减少炉本体的热损失,

　　提高焚烧效率;外表用钢板作保护层,防止漏风:采用的耐火材料是我司与建筑材料科学

　　研究院共同开发的一种耐酸性烟气腐蚀、耐高温、高强度的耐火材料。

　　(2)影响焚烧炉性能的因素

　　作为一个焚烧系统,最主要的指标是焚烧装置有害物的销毁率,影响销毁率的主要有以下几个因素:焚烧温度、滞留时间,扰动和空气过量系数。

　　1焚烧温度

　　焚烧温度是指废物中的有害成份在髙温下氧化、分解、直至破坏达到的温度。一般来说提

　　高焚烧温度有利于废物有害物质的破坏并可抑制黑烟的产生,但温度过高不仅加大燃料耗

　　量,还增加了烟气中氮氧化物的含量。因此,在保证销毁率的前提下采用适当的温度较为

　　废物中的有害微生物在加0~100℃左右大部分不能生存,处理一般短链有机物的焚烧温度

　　在π00~800℃,所以在本方案中炉体温度能够满足此类废物的焚烧温度

　　2滞留时

　　滞留时间是指废物中有害成份在焚烧条件下发生氧化、分解,最后完成无害化物质所需的

　　时间,停留时间的长短直接影响焚烧的销毁率,也决定炉膛的具体尺寸。影响滞留时间的

　　因素很多,如焚烧温度、空气过剩系数和空气在炉内同废物的混合程度等。为保证废物及

　　全部分解

　　焚烧炉内600℃左右停留约1小时左右，为使废物及燃烧产物全部分解,必须加强空气与废物、空气与烟气的充分接触混合,扩大接触面积,使有害物在高温下短时间内氧化分解.焚烧炉有独特的供风系统,且有足够的

　　风压以加强系统与废物和烟气的混合程度

　　4过剩空气系数

　　物料燃烧所需空气量是由理论空气量和过剩空气量两部分组成。两者的总和决定了焚烧过

　　程中的氧气浓度,而过剩空气量决定了最后烟气中的含氧量。炉膛中的氧气浓度、物料及

　　烟气同氧的混合程度严重影响着物料的燃烧速度和烧净率.过量空气量过大可提高燃烧速

　　度和烧净率,但会增大辅助燃料量、鼓风量、引风量以及尾气处理规模,是不经济的.反

　　之,过量空气量太小,则燃烧不完全,甚至产生黑烟,有害物质分解不彻底.一般空气过

　　理论空气值的30~50%

　　5、尾气处理系统

　　集尘器系统

　　本方案都采用离心式除尘器——旋风除尘器,对焚烧后的烟气进行除尘。集尘系统分别由

　　部份组成:集尘圆筒、倒锥和排气风管组成。集尘系统的作用是将焚烧物料产生的烟气

　　中含有的颗粒粉尘收集在一起,便于集中清理,同时,可减少对大气的污染,起到净化环

　　境的作用

　　集尘系统工作原理:焚烧物料产生的烟气中含有的颗粒粉尘在引风机强大的吸力作用下到

　　达旋风除尘器(俗称集尘桶)。旋风除尘器是利用离心降落原理从气流中分离出颗粒粉尘的

　　设备。旋风除尘器上半部份为圆锥形,当含尘气体从圆筒上侧的进气管的切线方向进入时

　　获得旋转逆动,分离出粉尘后从圆筒顶的排气管排出,粉尘颗粒自锥形底落入集尘圆筒中

　　6、电控系统

　　配电柜包括:全套设备的供电主电源、单台设备的分供电控开关:全套设备和单台设备的

　　起停控制以及保护回路、报警等:操作面板等.采用集中控制,其中有些设备为了操作观

　　察的方便设置在现场控制

　　实现了所有设备的手动操作的功能和控制柜面板操作,实现了对整个系统监视、报警等功提高了系统控制的可靠性

　　最重要的功能,保证了对不同的物料,在不同的燃烧过程中的优化控制,从而保证了物料

　　的充分燃烧和排除烟气的质量。对于燃烧机的优化控制还降低了燃烧机的用油量,使运行

　　成本大幅降低

　　操作步

　　1、注λ燃料,接通电源,启动助燃开关,炉内温度达到自燃温度,将病害畜禽肉尸及其产

　　投入炉内,关闭助燃开关,启动自燃开关,病害肉体保持自燃状态不能剖割的病害畜禽

　　尸体整体投入焚烧炉中,启动自燃开关,尸体自燃至完全碳化为止

　　2、整尸焚毁:不能剖割的病害畜禽尸体整体投入焚烧炉中,启动自燃开关,尸体自燃至完

　　全碳化为止

　　肉尸分割焚毁:允许分割的病害肉品分割后投入焚烧炉中,启动自燃开关,肉块自燃至

　　全碳化为止

　　4、脏器焚毁:病害畜禽脏器整体投入焚烧炉中,启动助燃开关,使脏器在助燃状态下燃烧

　　至完全碳化为止

　　焚烧后的碳化物需要选择地点(远离水源地和居民区)进行掩埋,彻底杜绝病菌的传播焚烧炉的使用需要考虑环保的要求

　　尾气排放需要达到无黑烟、无异味、无大颗粒粉尘等有关环保标准

　　流化

　　工作原理:炉体是由多孔分布板组成,在炉膛内加入大量的石英砂,将石英砂

　　加热到600℃以上,并在炉底鼓入200℃以上的热风,使热砂沸腾起来,再投入垃圾。垃圾

　　同热砂一起沸腾,垃圾很快被τ燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻,继续沸腾燃烧,

　　燃尽的垃圾比重较大,落到炉底,经过水冷后,用分选设备将粗渣、细渣送到厂外,少量

　　的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用

　　3,能源消耗结构及能源利用水平

　　从十九世纪下半叶开始,西方发达国家已着手设计和开发垃圾焚烧设备。当时应用垃圾

　　焚烧技术和设备的主要目的是

　　1)在高温下进行垃圾的无害化处理,灭除细菌以及病原体

　　(2)产生可加以利用的灰渣

　　3)避

　　燃烧而产生的烟尘和

　　(4)将垃圾中含有的能量转换为蒸汽、电能或者热水加以利用

　　(5)以尽可能低的成本进行垃圾的焚烧处理,而且设备操作和工作条件合理

　　(6)焚烧所有无法利用的可燃废弃物

　　世界上第一台固体废弃物焚烧设备诞生在第二次技术革命时期的欧洲。十九世纪下半叶,

　　国的 Paddington已经发展成为一座人口密集的工业化城市。1870年,一台垃圾焚烧炉在

　　Paddington市投入运行。当时的垃圾水分和灰分均很大,故其发热量低而难以焚烧,因此

　　这台焚烧炉的运行状况不良,不久即停止运营。针对垃圾品质低劣、焚烧困难的问题,先

　　是采用双层炉排(下炉排上为强烈燃烧的煤层),进而在1884年试图将垃圾与煤混烧,以

　　改善垃圾燃料的燃烧特性。然而两种尝试均未获得令人满意的结果,而且由于烟囱低矮

　　得附近的环境受到刺激性烟气的污染。

　　为了解决刺激性烟气和炭黑污染的问题,首先采取的措施是将焚烧温度提高到700℃,后

　　来又进一步提高到800~1100℃。当时人们已经知晓燃烧空气量和投入方式对烟气温度的

　　影响,因此相继采用了加高烟囱、配置送风机和引风机等措施,以增加通风量和满足焚烧

　　过程对燃烧空气量的需求。烟囱加高后,同时也解决了烟气中刺激性有害物质的扩散问题

　　于垃圾的种类和成分随着地域和季节的不同而可能发生很大的变化,垃圾焚烧设备必须

　　具有良好的燃料适应性。在这方面,当时所采取的技术措施是在焚烧炉中增设垃圾干燥区

　　以及采用燃烧空气预热。