瑞典哥德堡Renova垃圾焚燒發(fā)電廠介紹
Renova是瑞典西部第一位的固體廢物與再利用公司。
Renova的顧客主要是全部瑞典西部的市政當(dāng)局與商業(yè)企業(yè)，該公司提供全程式服務(wù)，包括咨詢、培訓(xùn)、收集、運輸、分類、處理和管理。Renova’s通過質(zhì)量管理ISO9001與環(huán)境管理14001認證。
目前負責(zé)11個市級行政區(qū)的服務(wù)。包括ale、Gote-borg、Harryda、Kungsbacka、Kungalv、Lerum、Partille、Tjom、Stenugsund和Ockroo。
本文主要介紹在哥德堡的垃圾焚燒發(fā)電廠，在這里，服務(wù)區(qū)域的家庭垃圾和工業(yè)垃圾一起進行焚燒處理，余熱用來發(fā)電和集中供熱。
一、固體廢物轉(zhuǎn)化成電力和熱水
Renova的垃圾焚燒發(fā)電廠主要處理市政當(dāng)局易燃垃圾，每年產(chǎn)生的全部能源相當(dāng)于130,000噸石油。
該廠有三條焚燒處理線。每條處理線包括一臺焚燒爐、一臺蒸汽鍋爐、一臺靜電除塵器、一臺煙氣冷凝清潔系統(tǒng)和袋式除塵器。每年可焚燒垃圾460，000噸。每天進廠車輛超過300輛，稱重后卸到卸料間，然后直接焚燒或進行預(yù)處理。抓斗定量向焚燒爐供料，垃圾池中水分蒸發(fā)減量約4-5％。
如果垃圾是可以直接燃燒的（如生活垃圾、輕質(zhì)工業(yè)垃圾以及在源頭或者其他場所中經(jīng)過分選的垃圾），則這些垃圾將被直接傾倒到焚燒料池中。
粗大的垃圾首先通過預(yù)處理廠，經(jīng)過預(yù)處理后，垃圾的可燃部分通過傳送帶運送到焚燒料倉中。目前，Renova共有三套分選設(shè)備。通過這些分選設(shè)備，那些可以通過其他方式循環(huán)利用，或者不適合燃燒的垃圾將被分離出來，而其余垃圾將被粉碎處理，以便提高焚燒效率。
通過焚燒形成的能源將通過電和熱的形式被回收。在每年產(chǎn)生的大約220,000MWh電力中，大約由3/4被輸入到公共電網(wǎng)，而其余1/4自用。
每年除去自用，大約1.000.000MWh的熱將被輸送到哥德堡的集中供熱網(wǎng)中。該廠主要通過蒸汽渦輪發(fā)電機發(fā)電，80%的熱能是在渦輪冷凝器中回收的，而其余的20%熱能通過煙氣省煤器和連接在吸熱泵中的冷凝器回收。
二、粗大的垃圾變成優(yōu)等燃料
在預(yù)處理場中要清除不可燃燒的垃圾，以便得到盡可能清潔的燃料，同時粗大的可燃燒垃圾將被粉碎。燃料越清潔，其燃燒效率就越高，并且尾氣排放指標(biāo)就越低。該廠的年預(yù)處理能力為4萬噸。
卸載后的垃圾將首先通過一個粗分選，該過程利用帶抓斗的輪式裝載機將不可燃燒的分選出來。諸如電冰箱和氣瓶之類不可以，也無法進入破碎機或者焚燒爐。
分選：用抓斗將倉內(nèi)的垃圾抓起，放置到帶有平板條的傳送皮帶上，并被送到觀察用傳送帶上。然后經(jīng)過進一步的手工分選，垃圾被分為不可燃物質(zhì)和不可利用物質(zhì)。對于必須被剪斷處理的垃圾被抓起后送到粗切機進行處理。
粗大垃圾處理：在這里，粗大垃圾和物品被切割成小的部分，然后通過傳送帶被輸送回垃圾池。經(jīng)過這一步處理后，可以更輕松地完成以后的自動分選作業(yè)。
磁滾筒：經(jīng)過初步分選的垃圾通過一個磁滾筒后，其中的廢鋼鐵可以被分選出來。此后，垃圾將離開工廠中的手動控制部分，并進入到通過視頻監(jiān)視器控制的全封閉、自動部分中。其中的所有作業(yè)都是通過中央控制室進行監(jiān)控和運行的。
錘式粉碎機：在錘式粉碎機中，利用轉(zhuǎn)速高到每分鐘700轉(zhuǎn)、帶有26個破碎裝置的轉(zhuǎn)子將垃圾粉碎。該轉(zhuǎn)子重達12噸，可以以非常巨大的力量將垃圾粉碎。如果進入到粉碎機中的某些垃圾材料是不可粉碎的，則將這些材料盛裝到一個特制容器中。
滾筒篩：此時，小體積的垃圾將通過一個不停旋轉(zhuǎn)的滾筒篩，該滾筒篩的篩孔尺寸為1厘米。諸如礫石和玻璃之類的重質(zhì)顆粒通過該滾筒篩被篩分出來后，被盛裝到特制的容器中，并運送到填埋場進行填埋。滾筒篩的這個處理步驟可以被越過。
磁選皮帶機：通過這些連續(xù)的處理，經(jīng)過分選的垃圾變成了燃料，并最終通過一道磁選工藝來去除其中的廢鐵和鋼板。原有垃圾的大約80%將通過分選，成為優(yōu)等燃料。這些垃圾通過傳送帶被送回焚燒廠的垃圾料池。
三、焚燒過程
垃圾的焚燒溫度超過850℃
當(dāng)垃圾被填入焚燒爐，并供應(yīng)空氣后就會發(fā)生燃燒。注入的空氣來自于不同的源頭：一次風(fēng)來自垃圾料倉，而二次風(fēng)來自出渣池和回流的煙氣。煙氣的再循環(huán)不但可以降低氮氧化物的生成，還能減少總的煙氣產(chǎn)量。爐中的溫度大約為1000℃。
儲存進料垃圾的料倉容積為22,000m3，容納的垃圾可維持所有三個焚燒爐一個星期的運轉(zhuǎn)。利用一個抓斗將垃圾運送到進料豎井中。該抓斗一次就可以抓取一卡車（3-4噸，8m3）的垃圾。利用一個推動裝置可以將垃圾送入爐膛中。爐瞳中的爐排可以推動垃圾前進，并不斷地攪拌，以便達到完全燃燒的目的。燃燒每噸垃圾需要5000m3的空氣。大部分空氣（一次風(fēng)）都是取自于垃圾料倉。垃圾中所有具有惡臭的成分都會在850℃以上的溫度中被焚燒。為了干燥垃圾并提高燃燒程度，需要利用低壓(7bar)蒸汽將一次風(fēng)的溫度從20℃預(yù)熱到130℃。
整個焚燒廠的運行是在控制室中進行控制的，由于同時也是天車司機的工作間，所以控制室總是有人員值守。工廠的焚燒作業(yè)全年24小時不間斷進行。通過工藝計算機對焚燒進行控制。為了在不同的條件下都可以得到最高效的燃燒，垃圾的進料、不同區(qū)域中的空氣量和溫度等因素都受到控制。
如果垃圾焚燒完全，則爐渣就將是唯一的殘余物質(zhì)。爐渣將掉落至灌滿水的槽中進行冷卻，然后充填到爐渣倉中。爐渣的體積應(yīng)該為進爐垃圾量的5%（或者重量的20%），其中主要包含灰份和不可燃的材料，如廢鐵、金屬和玻璃等。
未來保證煙氣的完全燃燒，需要將二次風(fēng)和回流的煙氣吹送到火焰上方。回流的煙氣占煙氣總體積的20%。與此同時，排放煙氣中的氮氧化物（NOx）含量將減少30%。另外，還可以通過向鍋爐中噴灑氨水的方式（選擇性非催化還原法（SNCR））降低氮氧化物的濃度，在這一過程中，氮氧化物將轉(zhuǎn)化為氮氣和水。
在作業(yè)開始時，一般要用燃油器加熱爐膛。為了保證蒸汽鍋爐的壓力和循環(huán)，在燃燒過程中還要偶爾使用燃油器。在正常的燃燒過程中，只向爐膛中添加由75-85％的生物質(zhì)燃料組成的，分選后可燃垃圾。
垃圾中的水會在焚燒過程中蒸發(fā)，水蒸汽在煙氣中的含量占18-22％。在煙氣凈化的冷凝階段中，這些水蒸汽會變成熱水，其能量通過熱吸收泵進行回收。然后這些熱水將被引入社區(qū)供暖網(wǎng)絡(luò)中。
四、蒸汽與電力
產(chǎn)生的蒸汽被用于驅(qū)動一臺汽輪機和一臺發(fā)電機。發(fā)電機產(chǎn)生的電力除了供工廠運行外，還向公共電網(wǎng)送電。一旦離開汽輪機，蒸汽將被引入到汽輪冷凝器中，在這里，蒸汽的熱量將被用于集中供熱。冷凝后的水將通過給水罐返回到蒸汽鍋爐。有些蒸汽還被用于廠區(qū)的供暖以及生產(chǎn)工藝過程。
給水的高壓條件下被泵送到蒸汽鍋爐的氣包，而與此同時，其溫度也被從140℃預(yù)熱到200℃。從蒸汽鍋爐的氣包離開的水將通過管道系統(tǒng)被輸送到鍋爐中。燃燒生成的高溫?zé)煔鈱⑺兂烧羝，而生成的蒸汽將被重新?dǎo)入鍋爐的蒸汽包中。經(jīng)過過熱器的加熱后，蒸汽的溫度達到400℃，壓力達到40巴。
蒸汽通過高壓蒸汽室后進入渦輪機。部分蒸汽流在經(jīng)過蒸汽室后會分別被減壓到7巴和3.5巴。另外也可以從渦輪機直接得到被降低到7巴和3.5巴的蒸汽。這部分蒸汽將供廠內(nèi)使用（如加熱泵的操作、一次風(fēng)的預(yù)熱、SNCR噴射等）。殘余的蒸汽將被導(dǎo)入渦輪機冷凝器用于生熱。如果不用于發(fā)電，則直接將蒸汽導(dǎo)入冷凝器用于集中供熱。
如果生產(chǎn)作業(yè)中斷，或者渦輪機需要維護，則可以將蒸汽直接引入到備用冷凝器中，而蒸汽中的能量將被用于區(qū)域供暖。
在冷凝器中，通過與集中供熱來水的熱交換可以將蒸汽凝結(jié)成水（冷凝物）。通過冷凝室的預(yù)熱和收集后，冷凝物被泵送回給水罐，然后進入蒸汽鍋爐。給水罐通過利用壓力為7巴的蒸汽在給水罐中形成大約2.4巴的過壓。根據(jù)需要可以加入更多的水，但在使用前，這些水必須經(jīng)過處理，以便保證其不含任何鹽分。
垃圾焚燒廠的最大發(fā)電量為36.5MW，其中6－8MW可以被用于滿足焚燒廠的內(nèi)部需求。其余的電力將被輸送到公共電網(wǎng)中。產(chǎn)生的總電力可以滿足10萬戶住宅的用電需求。
五、煙氣凈化
煙氣中大約99%的顆粒會在靜電除塵器中被分離出來。而煙氣凈化的下一個步驟是將污染物從水中清洗出來。與時同時，煙氣中的能量被回收、并被用于集中供熱。通過煙氣凈化可以將熱回收量提高20%以上。對排放的煙氣進行重新加熱可以保證煙氣中的水分不會在最終清潔階段—布袋過濾器中發(fā)生冷凝和形成液滴。
靜電除塵器：靜電除塵器是煙氣凈化工藝中的第一步。通過靜電除塵器，大約99.5％的顆粒（飛灰）將從煙氣中被分離出來。這些飛灰將與水凈化設(shè)備中的污泥相混合，并形成非常穩(wěn)定的殘留產(chǎn)物。
省煤器：煙氣通過省煤器向集中供熱網(wǎng)絡(luò)輸送熱量。而在同時，省煤器可以降低煙氣的溫度。煙氣溫度的降低對于隨后步驟中對污染物的清理具有舉足輕重的作用。
洗滌反應(yīng)器：對煙氣的主要清洗過程就發(fā)生在這個反應(yīng)器中。首先，用噴水的方式將氣體的溫度降低到60℃。在洗滌反應(yīng)器中有一層填料材料，通過這些材料煙氣可以和循環(huán)吸附污染物的工藝水發(fā)生最大面積的接觸。小顆粒的灰塵、鹽酸、氫氟酸、水銀和其他重金屬會溶于水中，而水會呈極強的酸性。在反應(yīng)器的頂部是一個液滴分離器。
冷凝反應(yīng)器：煙氣中60%以上的水分是在這個反應(yīng)器中被冷凝的。可以通過循環(huán)水的方式對其進行冷凝。水含量從大約20％降低到7－10%。經(jīng)過冷凝，污染物和水分會凝結(jié)成一種流體，這種流體將通過清洗反應(yīng)器被泵送到水處理系統(tǒng)中。另外在冷凝反應(yīng)器中還可以進行熱量的回收。在回收過程中，蒸汽中的能量通過冷凝作用被釋放到一個中間性的冷卻系統(tǒng)中，并通過加熱泵輸送到區(qū)域供暖網(wǎng)絡(luò)中。冷凝反應(yīng)器也有填料層和一個可以分離小水珠（氣溶膠）的液滴分離器。
包含有各種污染物的冷凝水最后都會被導(dǎo)入水處理系統(tǒng)中。
再加熱器：為了避免腐蝕，經(jīng)過冷凝反應(yīng)器工序的煙氣會被重新加熱（從40－45℃到90℃）。
布袋除塵器：煙氣的最終凈化過程發(fā)生在布袋除塵器中。在每個除塵器中有大約一千個由織物材料制成的7.5米長、可以耐受高溫的袋子。這些布袋與家用吸塵器中的灰袋很相似。在煙氣進入到除塵器之前，需要向其中加入顆粒細微的熟石灰和活性炭。主要成分為含硫酸的酸性氣體通過與熟石灰反應(yīng)而被吸附。二惡英和重金屬會被吸附到活性炭中。石灰、炭以及其他游.離顆粒將附著在袋子的外側(cè)，并形成一個單獨的層。當(dāng)氣體通過這個顆粒層和布袋后，化學(xué)反應(yīng)和凈化過程就宣告完成。在經(jīng)過硫化穩(wěn)定處理后，袋式除塵器中的顆粒與靜電除塵器中的顆粒（飛灰）以及水凈化系統(tǒng)中的污泥混合，形成穩(wěn)定的殘余產(chǎn)物。該產(chǎn)物會被送往填埋場進行處理。煙氣引風(fēng)機可以在爐膛內(nèi)形成負壓，并最終將煙氣導(dǎo)入煙囪。
六、水處理
通過絮凝工藝可以將水中的污染物分離出來。通過煙氣凈化工藝的水可以達到普通水的凈度。
污染物溶解在濕煙氣處理系統(tǒng)的酸性工藝水中。通過調(diào)整pH值，污染物會與沉淀劑結(jié)合。此時，絮凝劑將聚集沉淀下來的污染物，并形成大的顆粒后沉降到沉淀罐的底部。最后，殘留的顆粒將通過沙濾層被分離、中和的沉降：可以通過兩個步驟調(diào)節(jié)受到污染的工藝水的pH值。首先，在第一個步驟中，通過加入細粒的石灰將 pH值從0.5提高到1.5。在石灰與酸性水發(fā)生反應(yīng)的過程中產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）將被吸走。在第二個步驟中要加入熟石灰溶液，以便將pH值提高到 10.5和11.0。作為熟石灰的替代品，還可以使用25%的苛性鈉。
絮凝：通過添加一種聚合物絮凝劑可以將沉淀的污染物結(jié)合并形成大的凝塊。這種凝塊會沉淀到沉降罐的底部，然后泵送到淤泥儲罐中。靜電除塵器中的飛灰、布袋除塵中的殘渣與這種淤泥混合后形成穩(wěn)定的產(chǎn)物，最后送到垃圾填埋場進行填埋處理。煙氣凈化工藝中的殘余產(chǎn)物的量約為總垃圾焚燒量的2%（或者重量的 4%）。其中的大部分為用于中和反應(yīng)而添加的石灰。
沙濾裝置：工藝水在到達沙濾裝置以前，已經(jīng)在熱交換器中從大約55℃到30℃。這種溫水會被引導(dǎo)到吸熱泵中繼續(xù)降溫，降溫過程中釋放的熱被用于局部供暖（1.5MW冷卻能：4MW加熱能）。吸熱泵的動力來自于煙氣省煤器中的熱水。最后，水會通過沙濾裝置，這也是凈化工藝中的最后一個步驟，在沙濾工藝中，所有的殘余大凝塊都會被過濾出來。定期利用反沖洗（在吹入空氣的時候，水流會被反向泵送）的方法對沙濾裝置進行清洗。清洗后，沙濾裝置中的污染物會通過緩沖罐進入到第二個中和階段，以便清潔。在反沖洗的過程中，過濾器是分段關(guān)閉的，這樣可以保證清洗作業(yè)的連續(xù)進行。
通過沙濾裝置的水滿足官方的要求，但其含鹽量為0.8%。該水通過5公里長的管道輸送到Gotga Alv河。在此期間要連續(xù)地采樣并監(jiān)控排水的質(zhì)量。
七、集中供熱
垃圾焚燒發(fā)電廠的坐落非常適于向連接到歌德堡區(qū)域供暖網(wǎng)絡(luò)的民宅和工業(yè)建筑供暖。Renova承擔(dān)整個城市25％的集中供熱任務(wù)，也就是說，Renova為10萬戶居民供暖并提供熱水。
八、設(shè)備工藝參數(shù)及煙氣排放指標(biāo)
哥德堡的區(qū)域供暖網(wǎng)絡(luò)是由總長度為550公里的管道組成的封閉網(wǎng)絡(luò)組成的。返回到垃圾焚燒廠的水溫在45℃至60℃之間，經(jīng)過重新加熱，水溫將上升到 80℃至120℃。每小時通過焚燒廠的最大水流量可以達到4,300立方米。這樣，在產(chǎn)生大約30MW電力的同時，焚燒廠可以將146MW的熱量輸送到區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)中。
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