垃圾熱解氣化技術(shù)的應(yīng)用

□俞勐海 沈宏建

一、項(xiàng)目概況

伊朗德黑蘭市生活垃圾焚燒發(fā)電工程，建設(shè)規(guī)模為2臺(tái)100t/d立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒爐，配置2臺(tái)Q18-8．8-2．5/400型余熱鍋爐，配一臺(tái)3MW純凝直接空冷式汽輪機(jī)。該工程由國(guó)內(nèi)某公司設(shè)備總承包，并負(fù)責(zé)設(shè)備安裝和調(diào)試及保運(yùn)工作。該項(xiàng)目于2015年2月成功并網(wǎng)發(fā)電，從項(xiàng)目的總體運(yùn)行情況來(lái)看，采用熱解氣化技術(shù)符合伊朗國(guó)情，達(dá)到當(dāng)初設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，得到伊朗政府的高度肯定。

二、垃圾熱解氣化原理及技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(一)原理。立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒技術(shù)采用二段式焚燒方式，一燃室為立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒爐，二燃室為可燃?xì)怏w燃燒室。焚燒爐采用立式旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，巧妙地解決了立式爐布料不均勻性的技術(shù)難題;爐體和爐蓖的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)解決了連續(xù)排渣的技術(shù)難題，同時(shí)也起到了攪動(dòng)垃圾的作用，更有利于垃圾的熱解氣化。立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒爐(一燃室)從上到下依次為空層、干燥層、熱解層、燃燒層、燃燼層、冷卻層和排渣層，其溫度場(chǎng)的分布更有利于垃圾的熱解氣化;利用垃圾本身蘊(yùn)含的熱量使垃圾熱解氣化，降低了垃圾的熱灼減率，進(jìn)一步提高了垃圾的熱回收率，使垃圾焚燒后的殘?jiān)哂刑沾审w的特性，更有利于殘?jiān)木C合利用。因此，立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化焚燒技術(shù)是目前最為先進(jìn)、安全的中小噸位垃圾焚燒處理工藝，是國(guó)內(nèi)外最為推崇的新一代中小噸位垃圾能源站。

(二)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。一是設(shè)計(jì)科學(xué)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，易布置，建設(shè)周期短;二是爐排工作在低溫區(qū)域，避免了高溫對(duì)爐排的熱影響，降低了設(shè)備制造成本，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期;三是由于熱解氣化焚燒室(二燃室)燒的是氣體，過(guò)量空氣系數(shù)較小，所以熱解法產(chǎn)生的煙氣量比直接焚燒法少，特別是煙氣中SOx、NOx、HCl、HF以及重金屬等污染物的含量較少，有利于煙氣的凈化，降低了二次污染的排放及治理成本;四是熱解氣化過(guò)程在低氧或無(wú)氧條件下進(jìn)行，減少了二噁英前驅(qū)體的生成，二燃室內(nèi)的溫度高達(dá)1，100℃，且煙氣停留時(shí)間超過(guò)2s，可迅速分解二噁英類物質(zhì)，從而減少垃圾焚燒后所排放的飛灰內(nèi)的重金屬、二噁英等有害物質(zhì)含量，大大減輕了焚燒對(duì)環(huán)境造成的二次污染;五是利用爐體與爐篦的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)克服了立式爐進(jìn)料均勻性和連續(xù)排渣兩大技術(shù)難題，保持了運(yùn)行工況的相對(duì)穩(wěn)定，使進(jìn)、出料可控;六是焚燒殘?jiān)鼰嶙茰p率和浸出毒性低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)在國(guó)際具有領(lǐng)先水平，是一種較為安全、經(jīng)濟(jì)的垃圾處理技術(shù);七是適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，既能處理熱值高的垃圾，也能處理熱值低的垃圾，既能適合于城鎮(zhèn)生活垃圾的焚燒處理，也能適用于醫(yī)療垃圾等固體廢棄物的焚燒處理;八是易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，運(yùn)行能耗和成本低;九是占地少，投資低，經(jīng)濟(jì)效益明顯;十是獨(dú)特的溫度場(chǎng)分布，不僅不需要添加輔助燃料，有利于垃圾的熱解氣化，而且使熱效率更高，熱灼減率更低。

三、項(xiàng)目運(yùn)行分析

德黑蘭項(xiàng)目工藝系統(tǒng)由垃圾進(jìn)料系統(tǒng)、熱解氣化焚燒爐系統(tǒng)、余熱利用(發(fā)電)系統(tǒng)、煙氣凈化處理系統(tǒng)、灰渣處理收集系統(tǒng)、飛灰固化系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)(含垃圾滲濾液處理)、電氣系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。

本項(xiàng)目垃圾平均熱值為1，500Kcal/kg，設(shè)計(jì)日處理垃圾能力200t。垃圾經(jīng)焚燒爐焚燒處理產(chǎn)生的高溫?zé)煔馓N(yùn)含豐富的熱能，可通過(guò)余熱鍋爐進(jìn)行熱能回收，余熱鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽(2．55Mpa，400℃)可通過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組(3MW，2．35Mpa，390℃)進(jìn)行發(fā)電，所得的電能可滿足廠區(qū)使用需求、實(shí)現(xiàn)電能上網(wǎng)。本項(xiàng)目鍋爐熱效率78%，汽輪機(jī)熱效率29%，發(fā)電機(jī)機(jī)械效率98%。通過(guò)高溫?zé)煔獾挠酂崂茫瑢?shí)現(xiàn)了垃圾焚燒處理資源化回收利用。

圖1 主要設(shè)備示意圖

表1 運(yùn)行技術(shù)參數(shù)

四、應(yīng)用垃圾熱解氣化技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)啟示

熱解氣化技術(shù)作為專利技術(shù)成功運(yùn)用于國(guó)外項(xiàng)目，開(kāi)啟了中國(guó)垃圾處理設(shè)備向海外輸出的先例。這樣的示范項(xiàng)目同時(shí)符合國(guó)家“一帶一路”的產(chǎn)業(yè)政策，符合政府鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)向海外投資的策略。大容量的垃圾熱解氣化技術(shù)在國(guó)際上具有領(lǐng)先水平，同樣的技術(shù)在歐美、日本的處理規(guī)模還達(dá)不到此水平。在環(huán)保方面，通過(guò)檢測(cè)可以看出，煙氣排放數(shù)據(jù)達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)優(yōu)于國(guó)標(biāo)，達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

表2 煙氣成分運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)

表3 二噁英檢測(cè)分析數(shù)據(jù)

圖2 一燃室、二燃室實(shí)測(cè)溫度

表4 爐渣熱灼減率

五、結(jié)語(yǔ)

此工程作為伊朗政府的投資項(xiàng)目，受到伊朗政府領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，在竣工典禮上伊朗副總統(tǒng)親自到場(chǎng)。作為示范項(xiàng)目，由于設(shè)備運(yùn)行可靠穩(wěn)定，將在伊朗國(guó)內(nèi)繼續(xù)投資新建多座垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，以緩解伊朗國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的垃圾困擾，同時(shí)該項(xiàng)目受到中東地區(qū)各國(guó)的青睞，正在與迪拜開(kāi)發(fā)利用垃圾發(fā)電的海水淡化技術(shù)，形成規(guī)模化多樣化產(chǎn)業(yè)鏈。

［1］孫立，張曉東著．生物質(zhì)熱解氣化原理與技術(shù)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2013，4

［2］董玉平，郭飛強(qiáng)，董磊，強(qiáng)寧，景元琢著．生物質(zhì)熱解氣化技術(shù)［J］．中國(guó)工程科學(xué)，2011，2

［3］電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范DL/T 5190-2004