国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)及其污染物控制策略

2010-08-15 00:49丁歷威李鳳瑞
浙江電力 2010年2期
關(guān)鍵詞:爐排焚燒爐流化床

丁歷威,李鳳瑞

(浙江省電力試驗研究院,杭州 310014)

0 引言

隨著我國城市居民生活水平的提高和人們環(huán)保意識的增強,垃圾焚燒發(fā)電的前景充滿希望。垃圾焚燒發(fā)電作為新型能源,得到國家政策的大力支持。

由于垃圾焚燒過程比較復(fù)雜,垃圾熱值不穩(wěn)定,采用合適的焚燒鍋爐尤為重要。在實現(xiàn)生活垃圾無害化、減容化和資源化的同時,焚燒產(chǎn)物中的粉塵、酸性氣體以及殘渣中的重金屬,特別是劇毒有機物二噁英含量比較大。如果排放的有毒有害物質(zhì)不能得到嚴(yán)格處理,達(dá)不到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),將對環(huán)境帶來嚴(yán)重的二次污染。

本文簡要介紹了垃圾發(fā)電的特點,分析了目前比較流行的2種垃圾焚燒爐的原理和優(yōu)缺點,提出了一些污染物的控制策略,以期能使排放物符合國家標(biāo)準(zhǔn),減少環(huán)境的二次污染。

1 垃圾發(fā)電的特點

1.1 傳統(tǒng)垃圾處理方法

我國常用的垃圾處理方法有:衛(wèi)生填埋法、堆肥法和直接焚燒法。3種方法的基本特征如下:

(1)衛(wèi)生填埋法的無害化低,占地面積大,垃圾分解速度緩慢,一般需10~20年。填埋區(qū)易產(chǎn)生沼氣、含毒污水,對空氣、土壤和地下、地表水產(chǎn)生污染。且易造成城市垃圾無處堆放。

(2)堆肥法通過微生物的生化作用,將垃圾中的有機質(zhì)分解腐爛,轉(zhuǎn)換成肥料。該法對垃圾成分有較高要求,產(chǎn)品肥效低、制造期長,不適應(yīng)城市生活垃圾的迅速增長。初投資和運行費用較衛(wèi)生填埋法高。

(3)直接焚燒法可實現(xiàn)城市生活垃圾的無害化、減容化和資源化。

1.2 直接焚燒的特點

目前國內(nèi)垃圾直接焚燒主要采用機械爐排焚燒爐和循環(huán)流化床焚燒爐技術(shù)。直接焚燒法具有以下特點:

(1)垃圾可直接焚燒,處理簡單、速度快、處理量大。

(2)垃圾焚燒后減容效果顯著,垃圾中可燃成分被燃燒,水分被蒸發(fā)排入大氣,作為殘渣部分的不燃成分和灰分只有原體積的10%~20%。

(3)在垃圾燃燒過程中,焚燒爐爐溫高,垃圾所攜帶的大量病菌和各種有害物質(zhì)、臭氣均會發(fā)生高溫?zé)岱纸?,從而達(dá)到對垃圾無臭、無害化處理,有效改善城市衛(wèi)生條件,保護(hù)環(huán)境。

(4)垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪捎糜谡羝l(fā)電、城市供熱制冷和其他需要蒸汽的地方,實現(xiàn)了廢熱利用和回收能源。

但是,直接焚燒最大的也是致命的缺陷就是其焚燒產(chǎn)物中的SOX、NOX、HC1、粉塵和殘渣中的重金屬,特別是氧化反應(yīng)產(chǎn)生的劇毒有機物二噁英含量較大。如果對所排放的這些有毒有害物質(zhì)不能進(jìn)行嚴(yán)格處理,達(dá)不到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),將對周圍環(huán)境帶來嚴(yán)重的二次污染。因此,我國和世界上其他國家一樣,對垃圾直接焚燒處理后產(chǎn)生的有毒有害廢棄物越來越重視,規(guī)定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)加以控制[1]。

2 機械爐排爐和循環(huán)流化床的爐型對比

垃圾焚燒鍋爐是垃圾熱電站的主要設(shè)備,也是發(fā)展垃圾熱電站的關(guān)鍵所在。由于焚燒燃料是具有一定腐蝕性、水分含量大、熱值不穩(wěn)定的垃圾,因而垃圾焚燒鍋爐及其燃燒設(shè)備在設(shè)計上有一定的特殊性。由于垃圾焚燒發(fā)電熱值比較低,而水分含量比較高,因此,性能優(yōu)良的燃燒設(shè)備是垃圾焚燒鍋爐的關(guān)鍵。目前垃圾焚燒鍋爐燃燒方式主要是機械爐排爐和循環(huán)流化床。

2.1 機械爐排爐

機械爐排爐是以機械式的爐排塊構(gòu)成的爐床,爐膛具有干燥區(qū)、點火區(qū)、燃燒區(qū)、燃盡區(qū)、冷卻區(qū)等分區(qū)特點。生活垃圾直接在爐排上靠爐排間的相對運動不斷被翻動、攪拌并推向前進(jìn)。正常運行時,爐溫維持在800℃以上,垃圾進(jìn)入爐內(nèi)與熱空氣接觸并升溫、干燥、著火、燃盡。燃燒發(fā)出的熱量可以維持爐溫,但在垃圾熱值偏低的情況下需要加入燃料油作為輔助燃料[2]。2.1.1 爐排爐的優(yōu)點

(1)單臺爐的處理量大,技術(shù)成熟。

(2)垃圾在爐內(nèi)分布均勻、料層穩(wěn)定、燃燒完全。運行時可視爐內(nèi)垃圾焚燒狀況調(diào)節(jié)爐排轉(zhuǎn)速,控制垃圾爐內(nèi)的停留時間,使其燃盡。

(3)鼓風(fēng)機所需功率小,動力消耗小。

(4)因為垃圾在爐排上燃燒,而且不摻燒燃煤,所以煙氣中粉塵含量低,減輕了除塵器的負(fù)擔(dān),降低了運行成本。

2.1.2 爐排爐的缺點

(1)活動爐排和固定爐排等關(guān)鍵部件由耐熱合金鋼制造,設(shè)備造價較高。

(2)爐膛的體積較大,爐體的熱損失增加。

(3)垃圾中的灰土容易堵塞爐排的進(jìn)風(fēng)通道,并且垃圾容易燃燒結(jié)渣,影響設(shè)備的正常運行和垃圾焚燒效果。

(4)在垃圾熱值偏低的情況下,為了維持燃燒,保證蒸汽參數(shù),必須向爐內(nèi)加入燃油或者燃?xì)猓瑥亩惯\行成本升高。

2.2 循環(huán)流化床

在國內(nèi),目前比較成熟的大容量、連續(xù)運行的生活垃圾焚燒均為循環(huán)流化床鍋爐。

循環(huán)流化床焚燒原理是借著砂介質(zhì)的均勻傳熱與蓄熱效果以達(dá)到燃燒的目的。在爐內(nèi)放入一定粒度的砂子,通過底部布風(fēng)板進(jìn)入一定壓力的空氣,將砂子吹起,呈沸騰狀。燃料在流化狀態(tài)下燃燒[3]。循環(huán)流化床鍋爐爐膛運行溫度通常控制在850~900℃。由于循環(huán)流化床獨有的內(nèi)循環(huán),爐內(nèi)呈現(xiàn)2個旋轉(zhuǎn)方向相反的強烈湍流區(qū),可使垃圾焚燒在溫度均勻、燃燒條件相同、湍流強度較大的情況下運行,對燃料的干燥、熱解、著火和燃盡極為有利[4]。

2.2.1 循環(huán)流化床的優(yōu)點

(1)處理垃圾適應(yīng)性強。循環(huán)流化床燃燒穩(wěn)定,爐內(nèi)溫度場均勻。由于流化床強烈湍流,擁有大量高溫循環(huán)物料,床層熱容量大,可以焚燒大部分的垃圾。

(2)焚燒效率高。由于爐內(nèi)的氣固、固體相態(tài)強烈混合,相互之間不斷碰撞,提高了垃圾的燃燒程度。

(3)垃圾滲濾液可以直接在爐膛內(nèi)熱分解。

(4)煙氣排放性能好。

(5)焚燒爐啟動停用簡便,燃燒設(shè)備無機械運動機構(gòu),維護(hù)容易,占地面積小。

2.2.2 循環(huán)流化床的缺點

(1)循環(huán)流化床對燃料顆粒粒徑有一定要求。

(2)爐內(nèi)粉塵濃度大、飛灰量大,加速了水冷壁磨損。

(3)煙氣中高腐蝕性氣體含量大,爐內(nèi)水冷壁易腐蝕。

(4)爐膛出口煙氣溫度低,而氯化物腐蝕最活躍的溫度是400℃左右,過熱器壁溫應(yīng)避開這個溫度區(qū)。因此焚燒爐一般均為中、低壓鍋爐。

(5)必須加入煤粉作為輔助燃料,運行成本偏高。一般摻煤比為1∶5(煤粉∶垃圾)。

與機械爐排爐相比,流化床燃燒方式較新,發(fā)展歷史大約只有40年,但因其廣泛的燃料適應(yīng)性,能燃用低熱值、高灰分、高水分的低品位燃料;具有良好的排放性質(zhì),能有效實現(xiàn)有害氣體的燃燒過程抑制;具有穩(wěn)定可靠的運行保證以及便于其它爐型改造等優(yōu)點而得到了快速的發(fā)展,在各種工業(yè)和生活廢棄物的焚燒處理方面實現(xiàn)了大型化和環(huán)境友好化的應(yīng)用。

3 污染物的控制策略

3.1 二噁英的控制策略

二噁英是一種含有氯的強毒性有機化學(xué)物質(zhì),自然界中幾乎不存在,它是由氯化物進(jìn)行不充分燃燒產(chǎn)生的。在焚燒過程和化學(xué)反應(yīng)中二噁英是由苯環(huán)與氧、氯等組成的芳香族化合物。

城市生活垃圾的焚燒是二噁英的主要來源。在垃圾燃燒過程中由含氯前驅(qū)物生成二噁英,前驅(qū)物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等,也可以是燃料中的微量雜質(zhì)或在燃燒后溫度較高區(qū)域通過多級反應(yīng)而生成的有機物。在燃燒中前驅(qū)物分子通過重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)等過程會生成二噁英,這部分二噁英在高溫燃燒條件下,大部分會被分解。

當(dāng)因燃燒不充分而在煙氣中產(chǎn)生過多的未燃盡物質(zhì),并遇適量的觸媒物質(zhì)(主要是重金屬,特別是銅)及合適的溫度區(qū)域,在高溫燃燒中已經(jīng)分解的二噁英將會重新生成。

在垃圾焚燒工藝中,控制二噁英的形成源、切斷二噁英的形成途徑以及煙氣和灰渣的控制排放是最為關(guān)鍵的幾個核心問題[5]。

3.1.1 垃圾入爐前的預(yù)處理

(1)采用垃圾分選技術(shù)對垃圾分類,分選出垃圾中鐵、銅、鎳等重金屬含量高的物質(zhì);減少含氯有機物,從源頭減少二噁英生成的氯來源。

(2)采用高硫煤與城市生活垃圾混燒的辦法,控制燃燒條件,通過煤中的硫抑制二噁英的產(chǎn)生。

(3)采用垃圾粉碎的辦法,在垃圾進(jìn)人焚燒爐前將其完全粉碎,擴大與氧氣的接觸面積使其燃燒充分。

3.1.2 爐內(nèi)控制

(1)采用低CO燃燒技術(shù),改善爐內(nèi)燃燒條件,調(diào)整好一、二次風(fēng)的分配,使煙氣混合攪拌和二次燃燒完全,保證垃圾燃燒充分,減少二噁英和不完全燃燒產(chǎn)物類前驅(qū)物的產(chǎn)生。CO的濃度越低燃燒就越充分,煙氣中比較理想的CO濃度指標(biāo)是低于60 mg/m3。

(2)控制二噁英前驅(qū)物的多相催化合成??刂茽t膛和二次燃燒室溫度不低于850℃、煙氣在爐膛和二次燃燒室的停留時間不少于2 s、氧氣濃度不低于6%。合理控制助燃空氣量以及注入位置,縮短煙氣處于300~500℃溫度區(qū)域的時間,控制余熱鍋爐的排煙溫度不超過250℃。

(3)在焚燒爐中加入煤或脫氯劑,利用煤中的硫來抑制二噁英生成,在垃圾焚燒過程中添加脫氯劑實現(xiàn)爐內(nèi)低溫脫氯,將大部分氣相中的氯轉(zhuǎn)移到固相殘渣中,從而減少二噁英的爐內(nèi)再生成和爐后再合成。

3.1.3 煙氣凈化處理

(1)急冷洗滌法煙氣處理技術(shù)。采用急劇冷卻的方法降低煙氣溫度,既可以抑制二噁英的再合成,同時又能除去HCl、SO2、煙塵等污染物。

(2)用布袋除塵器去除吸附在亞細(xì)粒子灰塵上的二噁英。

(3)霧狀活性炭粉末吸附法?;钚蕴吭诔貢r對二噁英等平面構(gòu)造的芳香族碳?xì)浠衔镉形叫?。先向煙氣中噴入活性炭或高爐焦炭吸附二噁英,再用布袋除塵器收集,收集下來的活性炭或高爐焦炭還可以循環(huán)使用。吸附飽和后的炭可以與燃料混合燃燒。

(4)用催化劑分解二噁英。將含有二噁英的飛灰在低于250℃的環(huán)境里與半導(dǎo)體物催化劑拌勻,在紫外線照射下,二噁英被分解并不會重新生成。

(5)納米管清除二噁英。美國密執(zhí)安大學(xué)的一項研究表明,多壁碳納米管清除二噁英效率很高,它通過二噁英的苯環(huán)與納米管表面強烈反應(yīng),達(dá)到降低二噁英的目的。

(6)使用電子束讓廢氣中的空氣和水生成活性氧等易反應(yīng)性物質(zhì),進(jìn)而破壞二噁英的化學(xué)結(jié)構(gòu)。日本原子能研究所的科學(xué)家們使用電子束照射廢氣的方法分解、清除其中的二噁英,效果良好。

(7)吸收法清除二噁英。采用噴淋吸收塔后加布袋除塵器,煙氣通過噴淋吸收塔時,與霧化的吸收劑相混合,使煙氣在噴淋吸收塔出口溫度為130~150℃,而后煙氣中的二噁英包裹在吸收劑餅中被布袋除塵器除去。

3.1.4 處理灰渣中的二噁英

(1)由于二噁英在飛灰上被吸附或生成,收集后飛灰中二噁英的濃度最高,所以必須作為有毒有害物質(zhì)送安全填埋場進(jìn)行無害化處理。若有條件可對其進(jìn)行低溫(300~400℃)加熱脫氯處理,或采用熔化爐在1200~1400℃下熔融固化后再送安全填埋場處置,以減少二噁英的排放。

(2)底渣中仍殘留相當(dāng)數(shù)量的二噁英,雖然濃度與飛灰相比很小,但仍可以與飛灰一起進(jìn)行無害化處理。

3.2 酸性氣體的處理

對垃圾焚燒尾氣中酸性氣體(主要包括SOX、HF、NOX、HC1)的凈化主要是通過酸堿中和反應(yīng)進(jìn)行。其凈化方法主要有3種[6]:

(1)干式洗氣法。用壓縮空氣將石灰粉末直接加入煙道中或者煙道中某段反應(yīng)器內(nèi),使堿性粉末與酸性廢氣充分接觸和反應(yīng),從而中和酸性氣體并加以去除。此法投資省,操作維護(hù)運行費用低,耗水、耗電少,但藥劑消耗量大,去除效率低。

(2)濕式洗氣法。在煙道中建一個填料吸收塔,煙氣在塔內(nèi)與堿性溶液對流混合,不斷在填料中的空隙及表面接觸及反應(yīng),使尾氣中的酸性氣體被吸收去除。其優(yōu)點是去除率高,但投資高,耗電、耗水量大,產(chǎn)生的廢水需要進(jìn)行處理。

(3)半干式洗氣法。介于干式與濕式之間,通過半干法洗氣塔(實質(zhì)是噴霧干燥裝置),利用霧化器將熟石灰漿從塔頂或底部或切向加入塔內(nèi),煙氣與石灰漿同向或逆向在塔內(nèi)流動并充分接觸發(fā)生中和反應(yīng),由于液滴直徑小、表面積大,不僅與尾氣液滴充分接觸,同時水分在塔內(nèi)能完全蒸發(fā),不產(chǎn)生廢水。此法綜合了干法與濕法的優(yōu)點,但是制漿系統(tǒng)較為復(fù)雜。

4 結(jié)語

(1)國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)因垃圾品質(zhì)較好并且較穩(wěn)定,熱值比較高,通常采用爐排焚燒爐。而國內(nèi)因為垃圾水分比較大、熱值相對比較低,各個地區(qū)垃圾情況也有較大差異,采用爐排爐還是循環(huán)流化床要根據(jù)具體情況而定。

(2)污染物排放必須達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn),防止對環(huán)境造成二次污染。

(3)由于二噁英自然界本不存在,其生成途徑主要來自于垃圾焚燒。所以要加大控制力度,從垃圾源頭、爐內(nèi)燃燒控制、煙氣和灰渣排放等各個環(huán)節(jié)上減少二噁英的產(chǎn)生。

垃圾發(fā)電不但是一個電力工程,也是一個市政工程。因地制宜地建設(shè)垃圾電廠,可以加快我國大中城市垃圾處理和資源再生的步伐。

[1]姚謙.垃圾焚燒發(fā)電利國利民[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2008,21∶142-143.

[2]孫毅.生活垃圾焚燒爐型的選擇[J].水泥科技,2008,4∶12-16.

[3]徐柏暉,王林虎,吳濤,等.城市垃圾焚燒[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2004,3∶28-39.

[4]陳玉村,桂北芳.循環(huán)流化床技術(shù)應(yīng)用于生活垃圾焚燒處理的探討[J].江西能源,2005,4∶47-48.

[5]黃文章,胡小燕,伍燕,等.二噁英的產(chǎn)生機理和控制[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報∶自然科學(xué)版,2008,10(6)∶43-46.

[6]李風(fēng)斌,鐘史明.垃圾焚燒發(fā)電供熱污染物的控制[J].區(qū)域供熱,2007,6∶13-17.

猜你喜歡
爐排焚燒爐流化床
提高垃圾焚燒用爐排片性能的措施
循環(huán)流化床鍋爐省煤器防磨改進(jìn)
有機硅流化床氣體分布板主要參數(shù)設(shè)計
生活垃圾焚燒水冷爐排爐技術(shù)
廢酸再生裝置焚燒爐重要控制及聯(lián)鎖方案的討論
垃圾焚燒爐的專利技術(shù)綜述
含堿廢液焚燒爐耐火材料研究進(jìn)展
垃圾焚燒爐用爐排片改進(jìn)設(shè)計及應(yīng)用
自由式RTO焚燒爐在含酚廢水處理中的應(yīng)用研究
關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐集控運行研究