淺析垃圾焚燒發電系統優化及利用

朱其帥

摘要：隨著人們生活水平提高，城市化進程不斷深入，垃圾發電項目將會呈井噴式發展，如何變廢為寶，最大程度利用垃圾這一充足資源，需要以技術創新為驅動力，不斷推動垃圾發電行業長遠健康發展。隨著建設標準的逐步提高、技術革新的不斷推進，設計優化前景和空間巨大，本文對垃圾焚燒發電系統優化及綜合利用技術進行了分析。

關鍵詞：垃圾焚燒發電;系統優化;綜合利用

生活垃圾焚燒發電行業作為環保產業、新能源產業和市政基礎設施的結合，不僅能夠實現垃圾減量化，還在能源回收方面起著重要作用。垃圾焚燒發電技術已經非常成熟，而我國的垃圾焚燒發電產業正處于由傳統的固廢處理向資源利用和可持續發展的轉型期。加強垃圾焚燒發電系統優化及綜合利用技術的研究具有重要的現實意義。

1我國垃圾焚燒發電的制約因素

中國垃圾焚燒發電技術處于起步階段，有許多方面需要改進： 第一，隨季節的變化和地區的差異，可燃垃圾的質量和數量變化很大，加上低熱值和高水分含量，導致發電波動大，穩定性差。垃圾焚燒發電廠向電力公司供應剩余電力時，價格低廉。第二，需要國家政策支持，垃圾處理、焚燒以及鍋爐和發電設備的運營成本高，需要一次性投資，自我收入低，有待進一步研究和改進垃圾焚燒發電技術。第三，市民在投入垃圾前未按要求對含有金屬、磚、煤灰、廢電池等大量可燃燒材料垃圾進行分類傾倒。有必要加大宣傳力度，加強源頭的分類和收集工作。第四，致癌二惡英和能破壞大氣環境的NOX產生在燃燒后的垃圾煙氣中，為防止垃圾焚燒過程中對環境的二次污染，有必要加大對去除煙氣中二惡英和NOX的研究。

2垃圾焚燒發電系統優化

2.1垃圾焚燒系統優化

2.1.1 一次風系統

燃燒用一次風從垃圾貯坑上方抽取，首先可以保持垃圾倉負壓，防止臭氣外溢;其次由于垃圾自然發酵過程產生部分可燃氣體，這部分氣體送至爐內燃燒，有助于提高熱值。同時，可以將吸熱后的爐膛冷卻風引入一次風，提高一次風溫。設計過程中，一次風機選型往往與煙風系統匹配度較差，因此風機的風量、壓頭選擇要盡量與鍋爐實際需要接近，選用合適的裕量。《小型火力發電廠設計規范》指出，風機風量壓頭裕量為20%-30%，根據實際工程經驗，裕量取20%即可滿足要求。另外，設計時選用冷風風機，即一次風預熱器放在風機下游，可以降低風機造價。

2.1.2 二次風系統

二次風取風口可以設置在出渣機上方，此處空氣溫度較高，既可以提高二次風溫度，又能有效降低環境溫度。由于垃圾成分、熱值相對穩定，垃圾揮發分物質較少，因此二次燃燒占比較小，結合工程實際情況，二次風預熱器可以取消。

2.1.3 煙氣系統

采用煙氣再循環技術，從布袋除塵器出口引出少量煙氣，送回焚燒爐二次風入口附近，采用燃燒控制系統對再循環煙氣和二次風進行自動調節，保證爐內煙氣溫度和氧含量穩定。煙氣再循環流量保持10%-20%，這樣在不增加二噁英的基礎上，既可減少引風機容量和功率約10%，又能抑制部分NOX的生成，降低尿素消耗量，同時帶來經濟效益和環保效益。

2.2輔機部分的優化

由于垃圾發電裝機容量有限，輔機功率也較小，鍋爐給水泵、凝結水泵等均可采用工頻電機。對于鍋爐給水泵，在出口母管設置電動調節閥，與汽包水位、蒸汽流量實現三沖量水位調節。對于凝結水泵，可以通過設置在再循環管道上的調節閥來調節水量。余熱鍋爐汽水取樣裝置可以采用全人工取樣分析，即取消在線分析儀表。經過大量運行情況反饋，在線分析儀表不僅一次投資高，而且對環境要求較為苛刻，容易出現損壞或者測量數據偏差，最終數據還是通過人工分析得出。因此在設計中，取樣裝置僅保留高溫架，通水冷卻后，由人工定期取樣進行化驗分析。取消鍋爐連續排污擴容器，將鍋爐連排水通過單獨的管道送至定排擴容器中。

凝汽器采用一次投資少、運行穩定可靠的射水抽氣器及射水泵系統，代替常規的水環真空泵組。對于夏季射水箱置換的熱水，可通過管道泵輸送至冷卻塔水池循環使用，保證工業新水不浪費。

2.3高參數垃圾焚燒發電技術的運用

目前，國內生活垃圾焚燒發電廠的主蒸汽常用參數主要為中溫中壓參數，隨著政府對垃圾焚燒發電補貼的減少，垃圾焚燒廠更加注重通過提高發電效率來提高利潤，而提高垃圾焚燒發電的效率就需要提高發電蒸汽參數;另外，隨著國民生產水平提高，垃圾源頭分類逐步完善，垃圾熱值逐年增加，這些也為電廠高蒸汽參數技術提供了有利的技術條件。生活垃圾焚燒所產生的煙氣復雜多變，其中含水量達50%，煙氣具有很大的腐蝕性，高溫高壓鍋爐的過熱器工作在非常惡劣的工況下，發生故障的概率較大。因此，這就需要垃圾在前端處理能夠充分實現資源化、燃料化;同時垃圾的存放也要更加科學和規范，垃圾中的水分對運行的影響至關重要。

3 資源高效綜合利用

3.1垃圾發電與附近燃煤、燃氣機組耦合

垃圾發電產生的蒸汽參數較低，如果項目建設地點附近有高溫高壓以上參數的燃煤或者燃氣機組，可以將這部分蒸汽引入高參數鍋爐內進行過熱，以提高蒸汽品質，然后送回垃圾發電機組發電;也可以將這部分蒸汽作為高參數熱力系統的一部分。

3.2飛灰固化利用

垃圾焚燒后產生灰渣和飛灰，飛灰中含有堿金屬及二噁英等有害物質，直接排放必然會污染環境，因此需要進行固化處理。焚燒過程中產生的飛灰通過斗提機輸送至飛灰倉，散裝水泥罐車通過氣力輸送將散裝水泥吹送至水泥料倉;飛灰穩定化站設有螯合劑制備槽和螯合劑存儲槽;各倉下設電子計量秤，飛灰和水泥按設定比例稱量后送至混合攪拌機;混合攪拌機對物料攪拌混合，并按比例均勻加入螯合劑溶液和水。水泥、螯合劑和加濕水的添加比例分別接近飛灰質量的10%、2%和30%，穩定化產物滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》要求后，由運輸車輛運至填埋場進行填埋處置。

3.3爐渣回收利用

生活垃圾焚燒爐產生的爐渣主要由熔渣、玻璃、陶瓷、金屬、可燃物等不均勻混合物組成，爐渣的主要成分為Si、Al、Ca，可運出廠外回收金屬、制磚等綜合利用。

3.4排污水梯級回收利用

循環水冷卻系統的排污水，僅含鹽量及懸浮物增加，無其他污染物，可用于廠內對水質要求不高的用水點，例如卸車平臺沖洗用水、爐渣冷卻、鍋爐排污冷卻水、凈化系統消耗水、廠區綠化、道路澆灑及車輛沖洗等處。循環系統排污水的再次利用可有效減少工業新水的用量，還可減少廠區外排污水量，是既節水又環保的有效措施。餐廚垃圾處理廢水和污泥處理廢水均排至滲濾液處理站。滲濾液處理后出水達到敞開式循環冷卻水系統補充水標準，回送至冷卻塔補水。滲濾液濃水可以回噴至焚燒爐內進行燃燒，避免污染環境。

結束語：

隨著人們在環境方面的要求日益增長，生活垃圾焚燒下游煙氣處理系統仍需要重點關注，建立實時監測站點，避免造成二次污染。焚燒發電行業決策者應該踐行綠色發展理念以推動生態文明建設，使“十三五”時期城市生活垃圾分類和資源回收工作取得成效，進而推動我國美麗的現代化強國建設的進程。

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