對垃圾焚燒發電廠自動控制技術相關問題的研究

祃楠/同方環境股份有限公司

對垃圾焚燒發電廠自動控制技術相關問題的研究

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我國環境污染日益嚴重，已成為影響經濟社會發展的重要因素。泛濫成災的生活垃圾，迫使人們積極采取措施，科學合理的加以處理和利用。焚燒垃圾可以使垃圾的容積減少90%，重量減輕75%以上，而且不會形成二次污染，焚燒垃圾發電是使之資源化、無害化、減量化的有效方法。資源化：垃圾焚燒后，熱量用于發電，做到廢物綜合利用。據有關統計資料顯示，我國目前城市垃圾若按平均低位熱值2900kj/kg估算，相當于1400萬噸標煤。如其中的1/4用于焚燒發電，年發電量可達60億千瓦時，相當于安裝了1200MW火電機組的發電量。無害化：垃圾在高溫下焚燒，可進行無菌和分解有害物質，且尾氣經凈化處理達標后排放，較徹底地無害化。減量化：垃圾焚燒后的殘渣，只有原來容積的10%-20%，從而延長了填埋場的使用壽命，緩解了土地資源緊張。

因此，興建垃圾焚燒發電廠有利于城市的環境保護，尤其是對土地資源和水資源的保護，同時資源可以綜合利用，實現可持續發展。

一、垃圾焚燒發電技術分析

垃圾焚燒發電是把各種垃圾收集后進行分理，對燃燒值較高的進行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機物），在高溫焚燒（產生的煙霧經過處理）中產生的熱能轉化為高溫蒸汽，推動渦輪機轉動，使發電機產生電能。1噸垃圾可發電300千瓦時，廈門垃圾焚燒發電廠每天燃燒400噸垃圾，日發電量可達12萬千瓦時；讓400噸垃圾經過焚燒發電后變成80噸左右可作為制造道路用地磚的渣滓，不可回收成分減少到1%-3%；真正做到了在垃圾焚燒發電過程中的渣、氣、水均不再產生二次污染。

二、垃圾焚燒發電供熱技術原理

城市需要處理的垃圾由運輸車運至發電廠，經地磅稱重后，開到卸料平臺，卸入垃圾池。垃圾池容積較大，可堆放3天以上的焚燒量，垃圾在池內發酵脫水后，由垃圾吊抓斗機將垃圾抓入給料斗，經推料器推入焚燒爐排，在焚燒爐本體內燃燒。在開始點爐時，需助燃裝置噴油助燃，一旦起動完畢，送風機經過蒸汽式空氣預熱器送入爐排下部成為熱風，即可使垃圾充分燃燒，助燃裝置隨即停用。送風機的入口與垃圾池連通，這樣可將垃圾池的異味送入燃燒溫度約800-900℃的焚燒爐內進行熱分解，變為無臭氣體。燃燒完的灰渣落入出渣裝置，由輸渣機送入渣池。在輸渣機上部配有調濕機，使分離出來的灰渣在廠內自動加入適量的水分，使之成為濕灰渣運出，不致向四周飛揚。燃燒的火焰及高溫煙氣，經過單爐膛雙汽包

自然循環鍋爐，從而產生過熱蒸汽，并為汽輪發電機組提供汽源。煙氣經過鍋爐后再通過脫硝裝置、脫硫裝置、機械式集塵器及布袋除塵器后，由引風機將煙氣引入煙囪排向大氣。此時排入大氣的含塵量可控制在0.1g/Nm3以下。工廠的排水在進入市政排水管網之前，還應設置排水處理裝置進行預處理。運載垃圾的汽車一般還需有自動洗車裝置，沖洗干凈之后再出廠。鍋爐、汽輪發電機組正常運行時，由中央控制室進行集中控制與監視。汽輪機排出的蒸汽進入冷凝器，通過凝結水泵進入除氧器，再通過給水泵進入鍋爐。冷凝器還需要大量冷卻水通過循環水泵送入，這樣汽輪機的排汽通過冷凝器就凝結成水，同時形成真空，其它常規系統同熱電廠。

三、垃圾焚燒發電的經濟性分析

同常規燃煤發電相比，垃圾焚燒發電廠的裝機容量都較小，而且由于腐蝕問題，目前垃圾焚燒發電的效率一般不超過15%，遠低于燃煤發電的水平。如果垃圾熱值為5000kj/kg，按15%的發電效率計算，那么100噸/日垃圾處理量配套的裝機容量不超過1000kw，1000噸/日處理量的垃圾發電廠實際發電功率不超過9000kw，與燃煤電廠相比這個規模實在是太小

了，勢必會導致運行成本的大幅度提高。由于電價無法同火電競爭，如果不依靠政府的財政補貼，垃圾電廠將不能維持運行，當然也就談不上產生多少經濟效益了。簡單計算可知，采用焚燒發電方式處理垃圾，其成本在100元/噸以上。利用生活垃圾直接燃燒發電供熱，技術成熟，工藝流程簡單、合理，特別是選擇150t/d焚燒爐及以下設備，從投資情況看更具有承受性。垃圾通過焚燒處理以后，容積減少90%，重量減輕75%以上，達到減容減量目的，同時少占用土地，且解決了地下水源、空氣污染等問題，有效地改善了環境。經科學家計算，垃圾中的二次能源物質————有機可燃物所含熱量多、熱值高，每燃燒2噸垃圾可獲得相當于燃燒1噸煤的熱量，而且垃圾焚燒處理后的灰渣呈中性，無氣味，不會引發二次污染，明顯減容減量。如果措施得當，利用1噸垃圾，可獲得約300-400千瓦時的電能。我國年產垃圾近1.4億噸，如將其1/3有效地用于發電，相當于每年節省煤炭2100萬噸。

四、我國垃圾焚燒發電應用前景

中國是當今世界第二大能源消費國，到2025年，中國預計將成為世界上最大的能源消費和溫室氣體排放國家。中國的常規能源（煤炭、石油、天然氣）存在枯竭的危機，而且由此而來的環境污染問題也急需得到控制。垃圾焚燒發電廠采用國際先進技術，將垃圾在高溫下焚燒和熔融，可燃氣體和余熱被有效地利用來發電。而且，紙張、塑料和其他有機廢物經焚燒后會被完全去除，對金屬和玻璃的回收也比較容易。總之，垃圾焚燒發電既較好地解決了環境污染問題，又補充了電能的不足，具有明顯的節能效益，符合垃圾處理產業化的國際潮流。

然而，作為一項社會公益性環保事業，目前垃圾發電廠的推廣在我國仍然存在多種因素的制約。首先是資金的壓力。垃圾發電廠投資巨大，每千瓦投資額基本相當于火力發電廠的5-6倍。如此巨額的投入，如果完全讓政府來負擔，壓力太大。因此，應該容許民營資本、外資等多種形式的投資進入。其次，政府有關部門、電力、環保及社會各方都應轉變觀念，積極協調配合。此外，政府垃圾補償費缺乏固定來源，有可能影響垃圾發電企業良性發展。

垃圾焚燒處理是目前國際上最普遍的垃圾處理方法，應用自動控制技術控制整個垃圾焚燒過程、發電過程、尾氣處理及控制過程，保證尾氣處理達到排放標準。而我國的垃圾焚燒處理量僅占垃圾總量的1%-2%，應全面吸收國外先進經驗，開發出適合我國國情的垃圾焚燒發電系統，投資可以大大降低，僅為完全引進的1/5左右。單純依靠垃圾焚燒來解決問題的費用也還是相當巨大的，國家應在政策上給予扶持。

五、結論

綜上所述，城市生活垃圾焚燒發電供熱是一項新興的產業，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了可再生能源，發電供熱，達到了對垃圾處理的減量化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。城市生活垃圾焚燒技術日漸成熟，已實現了垃圾焚燒爐設備全部國產化，而采用自動控制技術可為垃圾焚燒發電廠的安全穩定運行提供可靠保證。