垃圾焚燒爐與余熱鍋爐配置一些問題的探討

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 隨著我國經(jīng)濟(jì)生活水平的發(fā)展和不斷提高，城市生活垃圾的處理在目前已經(jīng)成為關(guān)乎民生的一件大事。目前我國多數(shù)城市生活垃圾處理方式仍然采用的是傳統(tǒng)的填埋和極少數(shù)城市采用很不成熟的生化堆肥處理方式。這些城市生活垃圾處理方式存在很多的不足，同樣已經(jīng)面臨許多困難。如填埋場(chǎng)地選擇的限制，就是有了合適的場(chǎng)地也容易造成場(chǎng)地周圍的地下水資源二次污染和周圍環(huán)境的污染，垃圾的填埋產(chǎn)生沼氣并給大氣造成十分嚴(yán)重的污染等。就我們所知目前我國境內(nèi)采用的垃圾生化堆肥來處理城市生活垃圾規(guī)模和真正意義上成功的項(xiàng)目幾乎沒有。目前國內(nèi)城市生活垃圾處理模式呈現(xiàn)出三大特點(diǎn)：一是垃圾量大，生活垃圾產(chǎn)量據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已超過1．5億噸，隨著我國持續(xù)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市人口的快速的增加，城市生活垃圾的產(chǎn)量也在較大量的產(chǎn)生增加；二是垃圾組份復(fù)雜，其主要組成分為幾大類，即可腐有機(jī)物、可燃有機(jī)物、無機(jī)物、不可燃物（如金屬、陶瓷）等；三是地域性垃圾的熱值差別大。它與這個(gè)城市地區(qū)主要的民用燃料、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平有著密切關(guān)系。

     為此許多有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的地方政府采用“無害化、減量化、資源化、垃圾焚燒爐+發(fā)電” 的處理方法，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)綜合效益，使當(dāng)?shù)爻鞘械纳罾沫h(huán)境污染得到比較好的解決，并利用國家鼓勵(lì)的相關(guān)政策，保證了垃圾處理企業(yè)有一定經(jīng)濟(jì)收益。      國外垃圾焚燒處理技術(shù)起步較早，已發(fā)展了近百年，生活垃圾處理技術(shù)工藝和設(shè)備已較為成熟。目前國外普遍流行的焚燒方式主要有三種形式：層燃方式、流化懸浮燃燒方式和沸騰懸浮燃燒方式。用于垃圾焚燒處理的常見焚燒爐型有：機(jī)械爐排焚燒爐，熱解焚燒爐，旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐和流化床焚燒爐等。從焚燒方式看循環(huán)流化床有很多優(yōu)點(diǎn)，但在用于處理我國低熱值城市生活垃圾時(shí)存在不少問題。如：入爐垃圾需要分揀；要求入爐垃圾熱值較高；為了提高垃圾熱值穩(wěn)定焚燒，還需要添加一定比例（≮20%）的輔助燃料，因此在使用過程中是審慎采用地；旋轉(zhuǎn)窯焚燒爐主要適宜處理危險(xiǎn)廢物，且容量較小，在城市垃圾的處理中應(yīng)用不多；用熱解氣化爐來焚燒處理生活垃圾是一種新型的燃燒技術(shù)，它具有燃燒充分，熱效率高，爐渣熱灼量減少，煙氣污染指標(biāo)易控制等優(yōu)點(diǎn)，但單爐處理能力受爐膛直徑的限制而較難提高。目前使用較多，運(yùn)行較為穩(wěn)定，并得到國家推薦“垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)”。單爐處理容量最大的是機(jī)械式爐排爐，常用的有三菱-馬丁爐排、滾筒爐排、西格斯?fàn)t排等，其最大特點(diǎn)是入爐垃圾不需分揀，適應(yīng)中國目前高水分、低熱值城市生活垃圾的現(xiàn)狀。另外單爐日處理垃圾容量大是其他爐排無法可比的優(yōu)勢(shì)。      我國內(nèi)幾種常見焚燒爐的有關(guān)比較 附：表一 幾種常用焚燒爐的比較   目前在垃圾焚燒爐排爐方面主要是引進(jìn)進(jìn)口爐排和采用國產(chǎn)爐排兩種方式，其中李坑一期的三菱－馬丁爐排爐，重慶三峰集團(tuán)引進(jìn)的馬丁爐排，深圳能源有限公司引進(jìn)的西格斯?fàn)t排較為成功，國產(chǎn)爐排主要是在吸收和消化了國外先進(jìn)爐排的技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國的高水分、低熱值的生活垃圾做了一定修改而設(shè)計(jì)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)的爐排爐。主要代表的生產(chǎn)廠家有浙江溫州偉明集團(tuán)，杭州新世紀(jì)能源環(huán)保工程有限公司等，且這類爐排爐在國內(nèi)已經(jīng)有相當(dāng)一定的市場(chǎng)占有率，并且是較成功范例。       經(jīng)過長時(shí)間實(shí)踐的運(yùn)行檢驗(yàn)，進(jìn)口焚燒爐和國產(chǎn)爐排爐均存在一些設(shè)計(jì)或工藝上的不足。 主要表現(xiàn)在： 1、對(duì)熱值低、水分高、成分復(fù)雜的中國城市垃圾適應(yīng)性不好      美國、日本等西歐發(fā)達(dá)國家，其經(jīng)濟(jì)水平和生活水平均較高，垃圾中的可燃燒的有機(jī)成分較高，且政府已經(jīng)有了垃圾分類的法律、法規(guī)。國民素質(zhì)也較高。生活垃圾經(jīng)過分類收集，進(jìn)入焚燒廠的成分相對(duì)簡單，生活垃圾熱值高（一般都在1600kcal／kg以上），水分含量低，這類的生活垃圾比較適合于各種類型的焚燒爐焚燒處理，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)焚燒爐時(shí)也大多是針對(duì)這樣的生活垃圾熱值高設(shè)計(jì)和制造的，實(shí)際運(yùn)行焚燒處理效果較好。而在中國各地區(qū)，甚至是沿海發(fā)達(dá)城市所產(chǎn)生的垃圾中櫥余垃圾多，熱值低，水分高、灰分少，成分復(fù)雜，這樣的垃圾實(shí)際與發(fā)達(dá)國家二十世紀(jì)七十年代左右的垃圾比較接近，我國城市垃圾熱值通常在1000－1500kcal／kg左右，因此將二十世紀(jì)九十年代發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的焚燒爐直接引進(jìn)處理中國城市生活垃圾，是不太不適宜的，有點(diǎn)水土不服。 2、垃圾焚燒爐和余熱鍋爐的匹配問題      眾所周知：垃圾焚燒爐很重要的部件是爐排，目前我國焚燒爐排大多是進(jìn)口的，而余熱鍋爐國內(nèi)設(shè)計(jì)與制造都比較成熟。目前情況通常的做法是采用進(jìn)口爐排和國產(chǎn)余熱鍋爐相配套。那么垃圾焚燒爐垃圾熱值設(shè)計(jì)點(diǎn)選取與余熱鍋爐的設(shè)計(jì)的選取是個(gè)比較敏感的問題，怎樣使垃圾焚燒爐與余熱鍋爐的最佳配置，是設(shè)計(jì)部門的一個(gè)關(guān)鍵問題。垃圾焚燒發(fā)電廠的原料是城市生活垃圾，城市生活的熱值通常在1000－1500kcal／kg左右范圍變化的，而不像燃料電廠在設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮采用哪個(gè)地方的燃料煤，是有個(gè)相對(duì)固定燃料煤的的供應(yīng)點(diǎn)，因此在燃煤電廠設(shè)計(jì)時(shí)的熱值設(shè)計(jì)值是相對(duì)穩(wěn)定的。垃圾焚燒發(fā)電廠在設(shè)計(jì)時(shí)，為了更好的注意到焚燒爐與余熱鍋爐配套問題，也要考慮到生活垃圾的熱值隨著生活水平的提高而變化，因此垃圾電廠在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮垃圾熱值不能太低又要考慮垃圾熱值設(shè)計(jì)不能太高設(shè)計(jì)值，因此就有了MRC設(shè)計(jì)熱值的問題。設(shè)計(jì)單位通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算今后5 年當(dāng)?shù)厝嗣裆钏桨l(fā)展大概的垃圾熱值來作為設(shè)計(jì)點(diǎn)來設(shè)計(jì)。若設(shè)計(jì)點(diǎn)選取不合理，這樣會(huì)造成焚燒爐和余熱鍋爐的不完全匹配。如垃圾設(shè)計(jì)熱值點(diǎn)取的過高，當(dāng)處理日前我國低位熱值生活垃圾時(shí)，為了保證余熱鍋爐達(dá)到設(shè)計(jì)容量（出力），勢(shì)必將加大垃圾處理量或添加其它輔助燃料才能保證爐膛溫度在850℃以上并可保證煙氣停留時(shí)間達(dá)到2秒鐘以上，才可以達(dá)到垃圾焚燒爐與余熱鍋爐較好的匹配效果和國家環(huán)保排放要求，勢(shì)必造成垃圾焚燒爐長期超負(fù)荷運(yùn)行，且余熱鍋爐才能達(dá)到設(shè)計(jì)能力，這樣對(duì)垃圾焚燒爐是非常不利的。如果垃圾熱值設(shè)計(jì)點(diǎn)取得過低，為保證余熱鍋爐達(dá)到設(shè)計(jì)容量，確保爐膛溫度在850℃以上且保證煙氣停留時(shí)間達(dá)到2秒鐘以上，焚燒爐勢(shì)必會(huì)造成減少垃圾處理量，而垃圾焚燒爐長期處于低負(fù)荷運(yùn)行，浪費(fèi)了垃圾焚燒爐容量。作為有經(jīng)驗(yàn)的焚燒爐和余熱鍋爐的設(shè)計(jì)商，通常采用的做法是估計(jì)當(dāng)?shù)厣罾旰蟮睦鵁嶂担僭O(shè)熱值）作為MRC設(shè)計(jì)點(diǎn)。這樣可以照顧到垃圾焚燒爐與余熱鍋爐配置問題，得到一個(gè)比較好的處理。 3、進(jìn)口設(shè)備噸垃圾投資成本高。     據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)利用國外先進(jìn)焚燒技術(shù)建造的焚燒廠普遍存在建設(shè)工程投資大，折合噸工程投資約55萬元－75萬元，引進(jìn)技術(shù)與國內(nèi)技術(shù)加上國內(nèi)制造的設(shè)備噸工程投資通常在40萬元左右。      如引進(jìn)進(jìn)口設(shè)備建一座垃圾電廠基本上需要幾個(gè)億，除了部分發(fā)達(dá)城市能夠承受外，許多地區(qū)目前還是無法接受，不論是政府投資還是采用BOT還是BOO的形式，都需要一筆不菲的投資，一般的中小城市的經(jīng)濟(jì)能力是無法承受的。       國產(chǎn)設(shè)備雖然造價(jià)較適中，但由于目前剛剛處于起步階段，部分工藝和設(shè)計(jì)需要不斷完善和修正。有關(guān)關(guān)鍵零部件（爐排）加工和制造方面還是一時(shí)難以達(dá)到先進(jìn)國家的工藝水準(zhǔn)要求。       所以當(dāng)建一座垃圾電廠外部條件具備（項(xiàng)目可研和環(huán)境評(píng)價(jià)已經(jīng)得到政府批準(zhǔn)）的時(shí)候，投資方首先應(yīng)考察各地同類型垃圾電廠，根據(jù)成功的例子,確定選擇好適合我國低位熱值和高水分的垃圾的爐型，然后根據(jù)當(dāng)?shù)氐睦骄鶡嶂担侠淼倪x擇配套余熱鍋爐，此點(diǎn)至關(guān)重要，既要考慮目前垃圾熱值較低情況下的正常運(yùn)行，又要考慮隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人民生活水平提高后，垃圾熱值也會(huì)相應(yīng)提高的長遠(yuǎn)規(guī)劃。當(dāng)鍋爐的額定蒸發(fā)量確定以后，就可以合理的匹配發(fā)電機(jī)組，更好的提高機(jī)組熱效率。 結(jié)束語：      根據(jù)建設(shè)部、國家環(huán)境保護(hù)總局、科技部的“城建[2000]120號(hào)《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》6.2、垃圾焚燒目前宜采用以爐排爐為基礎(chǔ)的成熟技術(shù)，審慎采用其他爐型的焚燒爐。禁止使用不能達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)的焚燒爐”。爐排爐經(jīng)過10多年在南方數(shù)省實(shí)踐運(yùn)行表明城市生活垃圾處理實(shí)際效果顯著，其環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果均能達(dá)到國家環(huán)保排放指標(biāo)，經(jīng)過多次環(huán)保監(jiān)測(cè)其結(jié)果表明，能比較好的滿足環(huán)保排放指標(biāo)的要求。在北方由于冬季的雨雪時(shí)間比較長（每年的11月中旬到次年的3月中下旬）多達(dá)到150天，冬季的雨雪天生活垃圾中含有大量的冰雪，那么垃圾的水分特別多，垃圾熱值肯定是＜1000kcal／kg這個(gè)范圍的,若采用我國專有的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐我個(gè)人認(rèn)為可能比較適應(yīng)，因?yàn)檫@種焚燒爐可以添加輔助燃料達(dá)到20%，垃圾與燃料煤的混合燃料可以在爐內(nèi)有個(gè)比較好的燃燒。但是這類焚燒爐是屬于“審慎采用其他爐型的焚燒爐”。     總之，垃圾焚燒發(fā)電在我國還處于一個(gè)起步不久的階段，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高以及面對(duì)資源日益緊缺的狀況，垃圾處理和再生能源的綜合再利用將是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。各地垃圾電廠的迅速增長也是必然的，不斷完善垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)備的合理選型及其配套設(shè)施是一個(gè)新的課題