1、,生活垃圾焚烧发电技术-关键技术设计与日常运行Incineration of refuseWaste-to-energy,焚烧厂基本流程,垃圾吊垃圾料斗垃圾坑,在线监测系统,半干脱酸塔，活性炭、石灰喷射系统，石灰浆制备、布袋除尘器,卸料门,焚烧炉本体、余热锅炉、炉排、供风系统、点火助燃系统、液压系统等,高含水率生活垃圾生物堆酵脱水,生活垃圾生物堆酵与机械脱水集成技术脱水,经10 d，含水率从72降低到53垃圾在堆酵5 d后，低位热值提高了3040,图 半程生物处理体含水率变化,图 垃圾堆酵与时间的示意图,生活垃圾生物脱水,Weight loss at the incineration plan
2、t storage tank,Mechanical dewatering机械压榨脱水,Mechanical compression,with 10.3%leachate seeping out,30%moisture lost,Over 34 moisture can be removed from the refuse after 5 d storage and mechanical compression in the holding cell in the incineration plant34%以上水分被脱除The lower heating value increases from
3、 3800 kJ/kg for the fresh refuse to 7200 kJ/kg for the dewatered refuse低位热值显著提高,生活垃圾储仓设计,日处理1000吨生活垃圾生活垃圾容重0.4 t/m3生活垃圾脱水时间7天储仓堆放容积1000 x7/0.4=17500 m3堆放容积占总容积33%整个储仓的总容积17500/0.33=53030 m3,生活垃圾热值Heating value(lower and higher),维持生活垃圾燃烧基本条件 低位热值高于3350kJ/kg，燃烧过程无须助燃剂 否则，要添加辅助燃料才能维持燃烧,热值测算LHV低位热值，kJ/k
4、g；C、H、O、S分别代表垃圾中碳、氧、氢和硫的元素组成，kg/kg；W废物中含水量，kg/kg,热值测定氧弹瓶测定样品量几克或几十毫克是包含水蒸气的高位热值取样代表性非常困难,高位热值与低位热值转换LHV低位热值，kJ/kg HHV高位热值，kJ/kg H废物中氢的质量百分率，%Mar样品水份，%,焚烧的产物Incineration products,固体废物燃烧可用CxHyOzNuSvClw表示：有机碳焚烧产物是CO2气体 有机物中氢的焚烧产物是H2O。若有氟或氯存在，也可能生成HF或HCl生活垃圾中有机硫和有机磷，在焚烧过程中生成SO2或SO3以及P2O5,有机氮化物焚烧产物主要是气态氮
5、，也有少量氮氧化物有机氟化物焚烧产物是氟化氢。若氢量不足，可能出现四氟化碳或二氟氧碳；金属元素存在时，可与氟结合生成金属氟化物 有机氯化物的烧产物是氯化氢。由于氧和氯的负性相近，存在着下列可逆反应：当氢量不足时，可能产生游离氯气有机溴化物和碘化物焚烧后生成溴化氢及少量溴气以及元素碘 根据焚烧温度，金属在焚烧后可生成卤化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等,生活垃圾焚烧理论空气量废物（或燃料）完全燃烧时，所需要的最低空气量，一般以A0来表示,1 kg液体或固体废物中，碳、氢、氧、硫、氮、灰分、水分质量分别以C、H、O、S、N、Ash及W来表示，则理论空气量为：体积基准质量基准 其中 称
6、为有效氢燃料中氧是以结合水的状态存在，在燃烧中无法利用这些与氧结合成水的氢，故需要将其从全氢中减去,生活垃圾焚烧烟气量,以C、H、O、S、N、Cl、W表示单位废物中碳、氢、氧、硫、氮、氯和水分的质量比，则理论燃烧湿基烟气量为：或 式中 而理论燃烧干基烟气量为：或 将实际焚烧烟气量的潮湿气体和干燥气体分别以G和G来表示，其相互关系可用下式表示：,生活垃圾焚烧实际空气量m-过量空气系数,过剩空气相关参数过剩空气系数（m）：实际空气与理论空气比值，定义为：A0为理论空气量；A为实际供应空气量过剩空气率：过剩空气率（m1）100 废气中含氧量可用于判别过剩空气状况,过剩空气的作用实际燃烧系统中，氧气与
7、可燃物无法完全达到理想的混合及反应状态仅供给理论空气量，很难使其完全燃烧，需要加上比理论空气量更多的助燃空气量，才能使废物与空气完全混合燃烧,过剩空气率过低，会使燃烧不完全，甚至冒黑烟，有害物质焚烧不彻底 过剩空气率过高，则会使燃烧温度降低，影响燃烧效率，造成燃烧系统排气量和热损失增加,过剩空气量经验指标 焚烧首要目的，是完全摧毁废物中的可燃物质，过剩空气系数一般大于1.2 焚烧废液、废气时，过剩空气量一般取2030的理论空气量 焚烧固体废物时，过剩空气量一般取5090，即过剩空气系数1.21.9,燃烧空气供应air supply,一次空气Primary air supply从炉排下部供入的空
8、气，是为固体燃料着火燃烧提供的空气必要时，鼓入热空气，如280二次空气 Secondary air supply从炉膛供入的空气，是为挥发气体（不完全燃烧物质）再次燃烧和热分解所提供的空气,焚烧系统构成Incineration system and units,焚烧系统构成Incineration system and units,进料和预处理：垃圾储仓设计、运行；垃圾抓斗选型 Feeding and preliminary treatment焚烧炉：脉冲抛动式焚烧炉（道斯炉）、马丁机械炉排炉、LXRF立式旋转窑焚烧炉、流化床焚烧炉 新投运焚烧厂以炉排炉为主,焚烧系统构成Incineratio
9、n system and units,余热锅炉Boiler for power generation中温中压（4MPa、400），发电效率28%；中温次高压（6.5MPa、450），发电效率35%烟气Flue gas部分焚烧厂参照EU2000/76建设，GB18485-2014参照EU2000/76提标SNCR脱硝应用案例日渐增多，SCR脱硝也开始得到应用脱酸由单一“干法”或“半干法”向“半干法+干法”或“干法+湿法”组合工艺方向转变,焚烧系统构成Incineration system and units,汽轮机Steam power generation（1）凝汽式汽轮机；（2）抽汽凝汽式汽
10、轮机；（3）背压式汽轮机；（4）抽汽背压式汽轮机纯粹发电时，采用凝汽式；带变化波动热负荷时，采用抽凝式；持续稳定热负荷时，采用背压式或抽背式飞灰Fly ash for dedicated landfill固化稳定化后安全/卫生填埋炉渣Bottom ash utilization资源化利用,生活垃圾焚烧炉（锅炉）燃烧图combustion figure,垃圾焚烧炉（锅炉）燃烧图combustion figure250吨/天,9200 kJ/kg,垃圾焚烧炉（锅炉）燃烧图combustion figure500吨/天,焚烧炉设计和运行若干关键参数key parameters,焚烧炉设计和运行若干关
11、键参数,炉膛（燃烧室）容积热负荷volume load 炉膛（燃烧室）内单位时间、单位体积热容量，是确定炉膛大小的指标可取(33.5083.73)104kJ/m3h 炉排面积热负荷 head load单位炉排面积、单位时间内，垃圾焚烧所释放的热量普通炉膛，可取277694kW/m2水冷壁炉膛，可取2000kW/m2,焚烧炉设计和运行若干关键参数key parameters,额定炉排机械负荷 mechanical loads在达到规定炉渣热灼减率条件下，单位炉排面积、单位时间内最大垃圾焚烧量，也可称为额定炉排燃烧速度,焚烧炉设计和运行的几个关键参数key parameters,实际炉排机械负荷
12、mechanical loads实际运行中单位炉排面积、单位时间内垃圾焚烧量为了稳定炉温和余热锅炉蒸发量，在焚烧厂投运后前几年，可以适当增加垃圾焚烧量，如达到额定炉排机械负荷的1.2倍,欧洲共同体燃烧优化准则（GCP）中规定，焚化废气在燃烧室炉床上方至少须在850环境中停留2 s，以彻底破坏可能产生二噁英的有机物为避免废气流量过大对耐火衬产生腐蚀，一般均将燃烧室烟气流速限制在5 m/s之下，废气通过对流区的流速不得高于7 m/s燃烧室内废气温度亦不可高于1050，以免飞灰因温度过高而粘着于炉壁造成软化及腐蚀，并且易于产生过量的氮氧化物,炉膛（二燃室）secondary combustion c
13、hamber,烟气的二次燃烧，容积必须足够大 焚烧烟气在850高温下持续2秒钟以上,炉膛（二燃室）,早期生活垃圾热值普遍偏低，为了使炉膛内任何点的温度达到850以上，炉膛炉壁不布置锅炉水冷壁管或在水冷壁管内侧覆盖耐火绝热层 目前的热值偏高，可能需要改为水冷壁管,焚烧炉启动Start of incinerator,为了保护炉内耐火材料和其它部件，焚烧炉启动时，需要慢慢升温一般按照规定的升温曲线提升炉膛温度在炉膛温度升至850前不能进垃圾，只能靠点火燃烧器和助燃燃烧器提升炉膛温度,焚烧炉启动,焚烧炉升温曲线,焚烧炉停炉Stop of incinerator,为了保护炉内耐火材料和其它部件，焚烧炉停
14、炉时需要慢慢降温在炉排上垃圾烧完之前，炉膛温度应保持850，烟气净化系统应保持运行,自动燃烧控制技术Auto Control Center,自动燃烧控制系统（ACC）,根据垃圾热值和特性变化，自动调节推料速度、炉排移动速度、一次风量，稳定燃烧工况、炉膛温度、锅炉蒸发量和蒸汽参数根据锅炉出口烟气氧含量、CO含量，调节一、二次风供风量 当炉膛温度低于850时，自动启动助燃燃烧器,自动燃烧控制系统（ACC）,自动燃烧控制系统（ACC）,烟气净化Flue gas control,烟气净化Flue gas control,烟气浓度取样分析半小时均值：以连续0.5h采样获取的平均值，以等时间间隔至少采取3
15、个样品计算的平均值 小时均值：以连续1h采样获取的平均值，以等时间间隔至少采取3个样品计算的平均值 日均值：24小时以等时间间隔至少采取3个样品计算的平均值 测定均值：以等时间间隔至少采取3个样品计算的平均值,焚烧烟气排放指标Flue gas discharge standard worldwide,半干式烟气净化系统,活性炭供应风机,烟气净化,干式烟气净化设备,干法脱酸温度对酸性气体去除率的影响,烟气净化工艺工程设计,余热锅炉出口有害气体成分（以下成分均为11%O2的换算值）,烟气净化工艺工程设计,烟气排放标准确定,1）本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2 的干烟气为参考值换算
16、。2）烟气最高黑度时间，在任何1 h内累计不得超过5 min。3）本表中HCl、SOX、NOX、CO为小时均值，其余污染物均为测定均值。4）本表中Hg、Cd、Pb等其他重金属、二恶英类为测定均值。,焚烧厂运行重点环节及技术要求operation requirement,焚烧厂运行的重点环节及技术要求operation requirement,1）垃圾进厂计量；quantity2）垃圾焚烧炉燃烧工况；working situation3）垃圾焚烧炉的起炉和停炉；start and stop4）烟气净化系统运行工况；flue gas5）烟气净化中和剂、吸收剂和吸附剂消耗量；lime and active carbon use6）烟气在线监测系统运行状况；online monitoring7）烟气污染物排放浓度监测仪器的校验和标定；flue gas pollutants 8）炉渣热灼减率监测；calcination rate of bottom ash9）飞灰处理；fly ash 10）渗沥液处理；leachate11）厂区臭味控制 malodor,垃圾进厂车辆管理及垃圾计量,监管人员每天（
