垃圾發(fā)電的技術(shù)進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)前景
我國目前各城市居民日均產(chǎn)生垃圾0.8～1.2公斤不等，我國城市垃圾年產(chǎn)生量約為1.5億噸，而且還在以每年8%～10%的增長率增長。全國累計(jì)垃圾堆存量已經(jīng)達(dá)到60多億噸，侵占土地面積超過5萬公頃，已有200多個城市陷入垃圾包圍之中。根據(jù)我國環(huán)境部預(yù)測，2010年我國城市垃圾年產(chǎn)量將為1.52億噸，2015年和2020年將達(dá)到2.1億噸。雖然我國的垃圾發(fā)電剛剛起步，但前景樂觀，因?yàn)閺拈L遠(yuǎn)效益和綜合指標(biāo)來看，垃圾發(fā)電將優(yōu)于傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)。下面介紹三種主要的垃圾發(fā)電技術(shù)。
垃圾填埋氣發(fā)電
垃圾填埋氣發(fā)電是將垃圾填埋場中的有機(jī)物經(jīng)降解后產(chǎn)生的填埋氣（富含甲烷）作為燃料進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，是一種將垃圾清潔化、資源化處理的利用方式。
垃圾填埋氣發(fā)電系統(tǒng)一般由氣體收集系統(tǒng)、凈化加壓系統(tǒng)、燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電及電氣并網(wǎng)系統(tǒng)組成。填埋氣被收集后經(jīng)過氣液分離器初步過濾，除去大液滴和細(xì)粒，然后經(jīng)渦輪增壓器增壓，冷卻器冷卻后送入凝聚過濾器進(jìn)一步過濾，除去較小的液滴和細(xì)粒，再進(jìn)入燃?xì)鈾C(jī)，通過火花塞高壓點(diǎn)火，燃燒膨脹推動活塞做功，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，從而使發(fā)電機(jī)送出電能。燃?xì)鈾C(jī)產(chǎn)生的廢氣經(jīng)排氣管、換熱裝置、消音器、煙囪排到室外。
整個過程采用可編程序控制器控制。利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對填埋氣的處理過程和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)控制管理智能化，運(yùn)營管理信息網(wǎng)絡(luò)化。發(fā)電機(jī)組的控制采用一個標(biāo)準(zhǔn)的Caterpillar E.I.S控制模塊,可控制機(jī)組的自動啟動、停機(jī)和故障監(jiān)測以及電子點(diǎn)火控制。
垃圾焚燒發(fā)電
垃圾發(fā)電就是將生活垃圾在垃圾貯坑中經(jīng)過2～3天的貯存之后送入焚化爐中燃燒，利用垃圾焚燒放出的余熱加熱給水，產(chǎn)生一定溫度和壓力的過熱蒸汽送往汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。生活垃圾的焚燒，本質(zhì)上與其他燃料是相同的，都是有機(jī)物在高溫下的氧化放熱反應(yīng)，但由于垃圾作為燃料在成份上的特殊性，使得燃料入爐前、燃燒后的處理較為復(fù)雜，這也就形成了垃圾焚燒系統(tǒng)與通常的煤燃燒系統(tǒng)有較大差異的原因。
就整個焚燒系統(tǒng)而言，輸入系統(tǒng)的有：垃圾、空氣、以及熱回收介質(zhì)（水）、尾氣凈化所需的脫污劑。輸出系統(tǒng)的有：渣、灰、煙氣、吸熱后的介質(zhì)（蒸汽）。此外，垃圾坑中的滲濾液，如全部噴入爐內(nèi)焚燒，則沒有污水排放（當(dāng)然汽水系統(tǒng)中有排污），如不噴入爐內(nèi)，則應(yīng)進(jìn)行必要的污水處理，達(dá)標(biāo)后排放或排入市政污水管網(wǎng)。
全量焚燒系統(tǒng)
全量焚燒系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于不經(jīng)預(yù)處理的混合垃圾焚燒,在發(fā)達(dá)國家城市垃圾大多采用無預(yù)處理焚燒系統(tǒng)并進(jìn)行余熱利用,該系統(tǒng)利用率達(dá)85%以上.
國內(nèi)外垃圾焚燒技術(shù)主要有三大類:層狀燃燒技術(shù)、流化床燃燒技術(shù)、旋轉(zhuǎn)燃燒技術(shù)（也稱回轉(zhuǎn)窯式)。
層狀燃燒技術(shù)發(fā)展較為成熟，且層狀燃燒鍋爐體積小、操作方便，所以很多國家都采用這種燃燒技術(shù)。層狀燃燒的關(guān)鍵是爐排。垃圾在爐排上燃燒通過三個區(qū)：預(yù)熱干燥區(qū)、主燃區(qū)和燃盡區(qū)。把垃圾放在爐排上，形成均勻的、有一定厚度的料層。主氣從爐排下送入，熱量不僅來自上方的輻射和煙氣的對流，還來自垃圾層內(nèi)部燃燒的傳熱。在爐排上已著火的垃圾在爐排的特殊作用下，使垃圾層強(qiáng)烈的翻動和松動，不斷地推動下落，引燃垃圾底部著火。連續(xù)的翻轉(zhuǎn)和松動，使垃圾層透氣性加強(qiáng)，有助于垃圾的著火和燃燒。
流化床燃燒技術(shù)由于其熱強(qiáng)度高，更適宜燃燒發(fā)熱值低、含水分高的燃料。從爐底裝填砂粒并進(jìn)行送氣，在超過某個特定的流速后，砂粒形成流動浮游狀態(tài)，從而形成流動層。流化床爐內(nèi)蓄熱量大，燃燒穩(wěn)定，垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進(jìn)行，無需復(fù)雜的調(diào)整、燃燒控制容易，易于實(shí)現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
旋轉(zhuǎn)焚燒爐燃燒設(shè)備主要是一個緩慢旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)窯，其內(nèi)壁可采用耐火磚砌筑，用以保護(hù)滾筒，也可采用管式水冷壁，水冷壁上開有許多小孔，熱風(fēng)通過小孔吹入燃燒室助燃，回轉(zhuǎn)窯傾斜1～3° 放置。垃圾送入后，熱煙氣對其進(jìn)行干燥，在達(dá)到著火溫度后燃燒，隨著筒體滾動，垃圾翻滾并下滑，一直到筒體出口排出灰渣。回轉(zhuǎn)窯是通過爐本體滾筒緩慢轉(zhuǎn)動，利用內(nèi)壁耐高溫抄板將垃圾由筒體下部在筒體滾動時帶到筒體上部，然后靠垃圾自重落下。由于垃圾在筒內(nèi)翻滾，可與空氣充分接觸，進(jìn)行較完全的燃燒。
垃圾衍生燃料系統(tǒng)
混合垃圾通過機(jī)械分選、破碎處理篩選出金屬、玻璃、沙土等不可燃物后，將以可燃物為主體的廢棄物進(jìn)一步粉碎、干燥、成型，制成物理性質(zhì)較均一的垃圾衍生燃料RDF。
RDF的生產(chǎn)線包括篩分、破碎、成型等一系列手段，通過分離單元操作去除不需要的成分，調(diào)節(jié)可燃物質(zhì)含量生產(chǎn)出具有規(guī)定特征的RDF產(chǎn)品。
一般情況下，在垃圾進(jìn)入破碎或磨碎段前，需進(jìn)行磁選/電選和空氣分選，分選出其中的金屬物質(zhì)和玻璃等，以免金屬碎片和硬物磨損破碎或磨碎設(shè)備。破碎和磨碎段后還可再設(shè)置滾筒篩，以彌補(bǔ)破碎或磨碎的不足。破碎后的垃圾進(jìn)入干燥段干燥，干燥過程要配有除臭裝置，以免污染環(huán)境。最后進(jìn)行硬化處理，擠壓或造粒成型。
對于含水分較多的垃圾，可先對原生垃圾進(jìn)行干燥處理，再進(jìn)行分選，這樣可以有效去除異物，提高分選精度，制造出優(yōu)質(zhì)的RDF。
固體RDF易于貯存、運(yùn)輸，燃燒性能穩(wěn)定，熱量高達(dá)3500～5000kcal/kg，可單燒或與煤、木材等混燒。使用RDF焚燒發(fā)電，由于可燃分和熱值提高，小粒子與空氣接觸面大、燃燒充分，使燃燒效率提高，可實(shí)現(xiàn)高溫燃燒，而且二惡英類有害物的排放量也大大降低。
塊裝組合式焚燒系統(tǒng)
組合式焚燒系統(tǒng)又稱控制氧化燃燒系統(tǒng)。該焚燒系統(tǒng)焚燒量較小，不適合需要充分?jǐn)噭尤紵睦，其單臺處理能力一般在50t/d左右，它的主要部件為兩個標(biāo)準(zhǔn)化燃燒室，現(xiàn)場組合安裝，因而適于就地焚燒。
垃圾氣化發(fā)電
垃圾氣化發(fā)電是指直接將垃圾制成可燃?xì)怏w作為燃料進(jìn)行發(fā)電.垃圾氣化技術(shù)有熔融氣化、熱解氣化、反火氣化等。
垃圾氣化是將垃圾中的有機(jī)成分在還原性氣氛下與氣化劑反應(yīng)生成燃?xì)獾倪^程。氣化所
產(chǎn)生的主要?dú)怏w為氫氣及一氧化碳，次要的氣體成分為水分、甲烷及二氧化碳。
熔融氣化技術(shù)實(shí)際上包含垃圾在450～640℃溫度下的氣化和含炭灰渣在1300℃以上的熔融燃燒兩個過程，并將這兩個過程有機(jī)地結(jié)合起來形成一個整體。
熱解氣化技術(shù)結(jié)合了創(chuàng)新的高溫分解技術(shù)和傳統(tǒng)的高溫供養(yǎng)氣化技術(shù)。沒有傳統(tǒng)的鍋爐，而是模擬了地層中的化工過程，將廢物氣化。
反火氣化是我國首創(chuàng)的垃圾處理技術(shù)。該技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在垃圾反火氣化爐的氣化劑從氣化爐頂部進(jìn)入，從而使?fàn)t內(nèi)氧化層在還原層之上，燃燒所產(chǎn)生的水蒸氣和干餾氣不直接向爐外輸出，而是與預(yù)熱后的氣化劑一起通過氧化層、還原層和灰渣層從爐底排出，從而使干餾氣中二惡英等有害物質(zhì)在高溫作用下分解，同時產(chǎn)生潔凈的煤氣。
我國垃圾發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景
我國大部分建成的垃圾焚燒發(fā)電廠的焚燒設(shè)備由國外引進(jìn)，從其建設(shè)和運(yùn)行情況看存在如下問題：
1. 設(shè)備昂貴、初投資過高。利用國外關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備建設(shè)的垃圾電廠的每處理1t/h能力投資約為60～70萬元，如上海浦東垃圾焚燒發(fā)電廠利用法國阿爾斯通公司的設(shè)備和技術(shù)，項(xiàng)目的總投資為6.98億元，上海江橋垃圾焚燒發(fā)電廠利用西格斯公司的設(shè)備，投資也近7億元。這對于中國絕大部分城市是難以承受的。
2. 垃圾處理效果欠佳。國外發(fā)達(dá)國家的焚燒技術(shù)和焚燒設(shè)備都比較成熟，但是，國外的焚燒爐是根據(jù)國外的生活垃圾品質(zhì)及燃料特性進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而我國垃圾品質(zhì)和燃料特性與國外垃圾存在著很大差異。由于我國目前沒有實(shí)行垃圾分類制度，城市生活垃圾的品質(zhì)很低，因而引進(jìn)焚燒設(shè)備尚不能很好地適應(yīng)中國垃圾的特性，還存在著垃圾焚燒不完全、運(yùn)行不穩(wěn)定、排放不易全部達(dá)標(biāo)等問題。
3. 運(yùn)行成本高，缺乏經(jīng)濟(jì)性。目前引進(jìn)的國外焚燒設(shè)備采用輕柴油為助燃燃料，由于中國垃圾的熱值較低（3344～5016J/kg）、變化范圍較大，必須加入較多的助燃燃料。同時，也存在關(guān)鍵高溫部件（如過熱器等）使用壽命短、維修費(fèi)用高等問題。因而，利用國外設(shè)備焚燒處理生活垃圾的成本較高，一般為120～150元/t。
4. 發(fā)電效率低。和常規(guī)火力發(fā)電廠相比，影響垃圾發(fā)電廠的另一個主要問題是垃圾焚燒伴生氯化氫（HCL）等在受熱面金屬管壁溫度超過350℃時，對金屬管壁的腐蝕嚴(yán)重加劇。我國深圳垃圾發(fā)電廠之所以用1.6MPa、203℃參數(shù)的蒸汽發(fā)電，就是因?yàn)檫^熱器在投產(chǎn)100天時就遭受到嚴(yán)重腐蝕。所以，早期建設(shè)的垃圾發(fā)電廠為了防止這種腐蝕，生產(chǎn)的蒸汽溫度基本上都在300℃以下，發(fā)電效率在14%以下，這使得垃圾發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益低下。
5. 垃圾焚燒發(fā)電的重點(diǎn)是垃圾處理，要防止一些地方以建垃圾焚燒發(fā)電廠為名，新建小型火電廠，使垃圾處理產(chǎn)業(yè)化走入歧途。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
