垃圾焚烧炉热能的合理利用

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2019-11-04
简介
焚烧炉是常用于医疗及生活废品、动物无害化处理方面的一种无害化处理设备。其原理是利用煤、燃油、燃气等燃料的燃烧,将要处理的物体进行高温的焚毁碳化,以达到消毒的目的。垃圾焚烧炉,是焚烧生活垃圾的设备,生活垃圾在炉膛内燃烧,变为废气进入二次燃烧室,在燃烧器的强制燃烧下燃烧完全,再进入喷淋式除尘器,除尘后经烟囱排入大气。随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起,我国已经步入城市生活垃圾高产国的行列。据统计,1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t,其中上海全市垃圾产量为270万t(每天约7500 t),居全国首位。1995年全国城市垃圾的总产量已达1亿t.根据对418个大、中城市的调查统计,我国城市的垃圾产量以每年10%的速度递增,预计到2010年垃圾年产量将达约2亿t.目前全国垃圾的历年堆存量已达60多亿t,侵占土地面积多达5亿m2(合75万亩)。全国600多座城市中,有200多座已为垃圾山所包围。上海市区1260 km2范围内有50 m2以上的垃圾堆近2000个,占地面积约7900亩。垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。因此,大力发展我国城市垃圾焚烧技术的研究和设备的开发应用势在必行。

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摘要:随着我国城市规模不断扩大和农村城市化进程加快,城市垃圾处理问题已成为我国不容忽视的问题。据不完全统计:我国历年堆存的垃圾已高达60亿t,且仍以10%的年增长率增加,这些垃圾不仅占用大量土地,而且对环境和居民健康产生恶劣影响。本文首先对三种垃圾处理方式(填埋、堆肥和焚烧)进行对比,认为垃圾焚烧发电是最有效的垃圾减量化、无害化、资源化处理方式。其次比较主要焚烧炉技术,并阐明了我国垃圾焚烧发电产业良好的政策扶持和发展现状。最后针对我国垃圾焚烧安全和效率问题,以及垃圾焚烧厂投资成本高的问题提出加强垃圾分类投放、分类处理和发展具有自主知识产权的焚烧技术与设备的建议,进一步得出垃圾焚烧发电产业发展空间广阔的结论。关键词:垃圾焚烧;炉排炉;流化床Abstract:Withurbanscaleenlargingandrapiddevelopmentofurbanizationprocessmunicipaldomesticwaste(MDW)treatmenthasbecomeannoticeableproblem.Accordingtoincompletestatistics,MDWshowssharpincreaseof10%peryearand600billiontonswastehasaccumulatedinChina,whichoccupieslargespace,contaminatestheenvironment,andthreatenshealthofpeople.Inthepaper,firstly,threemainMDWtreatmentapproachwerecompared(landfill,compostandincineration),andincinerationwasregardedasthemosteffectivewaybecauseofremarkablereduction,completetreatment,littlepollutionaswellaselectricitygeneration.Secondly,mainincineratorswerecompared,moreover,policiessupportanddevelopmentofincinerationwereillustrated.Atlast,suitablesuggestionsweregiven,onewasstrengthenclassifiedrejectionanddisposalofMDWinordertoincreaseefficiencyandsecurity,theotherwasdevelopmentofincinerationtechnologywithindependentintellectualpropertyrightssoastoreduceinvestment,inthisway,therewasenormousroomforMDWincineration.Keywords:Wasteincineration;Gratefurnace;Fluidizedbed《垃圾焚烧炉热能的合理利用》一,行业简介1,地位和作用焚烧炉是常用于医疗及生活废品、动物无害化处理方面的一种无害化处理设备。其原理是利用煤、燃油、燃气等燃料的燃烧,将要处理的物体进行高温的焚毁碳化,以达到消毒的目的。垃圾焚烧炉,是焚烧生活垃圾的设备,生活垃圾在炉膛内燃烧,变为废气进入二次燃烧室,在燃烧器的强制燃烧下燃烧完全,再进入喷淋式除尘器,除尘后经烟囱排入大气。随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起,我国已经步入城市生活垃圾高产国的行列。据统计,1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t,其中上海全市垃圾产量为270万t(每天约7500t),居全国首位。1995年全国城市垃圾的总产量已达1亿t.根据对418个大、中城市的调查统计,我国城市的垃圾产量以每年10%的速度递增,预计到2010年垃圾年产量将达约2亿t.目前全国垃圾的历年堆存量已达60多亿t,侵占土地面积多达5亿m2(合75万亩)。全国600多座城市中,有200多座已为垃圾山所包围。上海市区1260km2范围内有50m2以上的垃圾堆近2000个,占地面积约7900亩。垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。因此,大力发展我国城市垃圾焚烧技术的研究和设备的开发应用势在必行2.行业现状。建设部最新统计资料介绍:截至2006年底,全国共建有生活垃圾处理厂(场)467座,处理能力8567万吨;填埋场372座,处理能力7103万吨,分别占80%和83%;焚烧厂69个,处理能力1138万吨,分别占15%和13%;堆肥厂26个,处理能力326万吨,分别占5%和4%;截至2006年底,焚烧处理量占全部垃圾处理总量的比例约为13%,与2005年相比,填埋下降2个百分点,堆肥下降1个百分点,而焚烧处理上升3个百分点;我国垃圾通过焚烧发电进行处理的比重已接近国际平均水平。另外,一批焚烧厂在半年内建成或即将建成投产:宜兴垃圾焚烧项目、福州红庙岭垃圾发电厂、厦门市环卫综合处理厂、天津青光垃圾焚烧发电厂、温州苍南垃圾发电厂、宁波镇海垃圾焚烧发电厂、淄博垃圾焚烧发电厂、昆明西郊垃圾焚烧发电厂一期、成都市第一垃圾发电厂等项目。其中80%的焚烧厂是在近5年建设的,若干从事焚烧厂投资或供货的龙头企业已经开始形成,可见,垃圾焚烧发电在我国正处于快速发展阶段。目前国内对垃圾焚烧处理工艺的适用性认识存在较大的差导,针对垃圾焚烧发电处理城市生活垃圾,主要有炉排炉和流化床两种工艺。现阶段,我国适合用哪种工艺,建设部、国家发改委、国家环保总局三个主管政府部门之间尚存在很大的分歧。但是,目前来看,炉排炉在市场的声音明显要强于流化床,甚至有建设部的专家认为流化床焚烧处理工艺根本不适合用于目前我国的生活垃圾处理,在国内对流化床处理工艺造成了很坏的市场环境。截止目前为止,国内炉排炉与流化床焚烧厂细分国内市场的情况统计情况如下:垃圾焚烧厂炉型分类统计类型数量规模比例炉排炉引进设备焚烧厂303123545%引进技术焚烧厂760509%国产炉排焚烧厂10668510%流化床流化床焚烧厂282457036%合计7568540100%炉排炉与流化床焚烧厂的规模之比约为43970:24570(63∶37),数量之比约为47:28(64∶36)在我国《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》指出,在经济发达、生活垃圾热值符合条件、土地资源紧张的城市,可加大发展焚烧处理技术;新增城市生活垃圾无害化处理设施479项,其中垃圾焚烧厂82座,占17.1%,平均单座焚烧厂的日处理能力约为810吨。并且“十一五”期间,计划城市生活垃圾无害化处理率达到70%,城市生活垃圾无害化处理设施建设规划总投资为589亿元,而“十五”期间的总投资为198亿元,对比可看出,我国城市生活垃圾无害化处理设施建设上的投资增幅是非常明显的。垃圾焚烧发电属于可再生能源发电当中的生物质发电,根据《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)生物质发电电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成,补贴电价标准为每千瓦时0.25元。同时国家针对垃圾发电还采取多项优惠政策予以保护:一是发电量全部收购;二是免除了增值税的征收,并在所得税上享受减免政策;三是国家会以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费,即所谓的垃圾处置费。基于以上国家政策的大力支持,我们有理由相信,我国垃圾焚烧处理比例将继续稳步提高,2010年有望达到18%。结合市场目前的发展态势,接下来一段时期,采用BOT等方式建设焚烧厂将逐步占据主导,2008~2015年将迎来我国焚烧发展的黄金期二,主要生产工艺流程和生产装置1,主要生产工艺流程生活垃圾由垃圾车定期运入电厂,经设在厂区内的地磅进行计量后,自动卸入垃圾堆库。生产运行时,垃圾经桥式抓斗起重机转卸到炉前垃圾料斗,经垃圾给料机连续均匀送入焚烧炉内。同时粒度合格的辅助燃料煤,经计量后由输煤皮带送入炉前钢制大煤斗,通过炉前皮带称重式给煤机计量后送入炉膛内燃烧。炉膛整体由膜式水冷壁组成,在下部布置有水冷布风板及风帽。燃烧空气分为一、二次风,预热后的一次风经风帽小孔进入密相区使燃料开始燃烧,并将物料吹离布风板。二次风由床层上方的二次风口分层送入炉膛。烟气经悬浮段碰撞炉顶防磨层,部分粗物料返回密相区,烟气只携带细物料离开炉膛进入高温旋风筒分离器。进入高温旋风筒分离器的烟气经旋风筒分离后,细物料通过返料器返回炉膛后循环燃烧。分离后含少量飞灰的干净烟气通过上排气口流经过热器及尾部受热面后排出锅炉本体。锅炉混烧的垃圾和煤渣经燃烧后产生的炉渣,从布置的排渣口放出,直接落至冷渣器,经冷却后运至渣库,外运用于制砖。锅炉产生的高温烟气经受热面热交换产生过热蒸汽,最后接入蒸汽母管用于发电。烟气经余热锅炉进入烟气净化主系统,烟气净化主系统由反应塔、袋式除尘器、引风机和烟道管组成。净化后的烟气中烟尘和有害成分降低到符合环境允许的排放浓度后,通过烟囱排入大气。2,垃圾焚烧炉的结构组成和工作原理垃圾焚烧炉由垃圾前处理系统,焚烧系统,烟雾生化除尘系统及煤气发生炉(辅助点火焚烧)四大系统组成,集自动送料、分筛、烘干、焚烧、清灰、除尘、自动化控制于一体。1、主要系统介绍整套处理系统由下列几部分组成:助燃系统、焚烧系统、集尘器系统,电控系统。2、进料方式由于本焚烧炉属于特制,采用人工投料的方式。手动将动物尸体放入焚烧炉内。安全起见,投料应在火势微弱的时候进行。进料口设操作平台,方便投送物料操作及维修。3、助燃系统助燃系统主要设备为燃气燃烧器助燃系统的作用是点火开炉和辅助物料焚化(当物料热值较低时,不能维持自身的燃烧时),天燃气燃料和空气在燃烧器燃烧头内混合燃烧并可以通过调节燃烧空气和燃烧头获得最佳的燃烧参数,燃烬气体在燃烧头内再循环,可以使污染物,尤其是氮氧化物(NOx)的排放降到最低。具有全自动管理燃烧程序、火焰检测、自动判断与提示故障等功能。燃烧器能在程控器的控制下,进行自动点火。燃烧器具有自动点火、灭火保护、故障报警等功能和火焰强度大,燃烧稳定,安全性好,功率调整大等特点。燃烧器可以手动调节空气流量从而改变火焰大小;内置调压阀,保证出口气压稳定;同时也可通过调整供气压力来调节燃气量的大小。4、焚烧系统(1)炉本体炉本体是由耐火材料、保温材料、绝热材料砌筑在炉排上部的腔体,外包钢板以防烟气泄漏并使炉本体表面温度小于50℃。在炉本体侧面设有检修门,辅助点火燃烧器也在侧面。炉本体设有操作台。在炉膛内烟气从下向上冲刷物料,将物料中的水分烘干,使物料及时着火.而且前后拱耐火材料蓄热又辐射物料,从而保证了物料燃烧温度。延长了烟气的停留时间,使物料及飞灰中的有机物燃烧完全,提高了有害物质的销毁率。炉本体以高温耐火材料做衬,中间是隔热材料,外层是保温材料,可减少炉本体的热损失,提高焚烧效率;外表用钢板作保护层,防止漏风;采用的耐火材料是我司与建筑材料科学研究院共同开发的一种耐酸性烟气腐蚀、耐高温、高强度的耐火材料。(2)影响焚烧炉性能的因素作为一个焚烧系统,最主要的指标是焚烧装置有害物的销毁率,影响销毁率的主要有以下几个因素:焚烧温度、滞留时间,扰动和空气过量系数。1焚烧温度焚烧温度是指废物中的有害成份在高温下氧化、分解、直至破坏达到的温度。一般来说提高焚烧温度有利于废物有害物质的破坏并可抑制黑烟的产生,但温度过高不仅加大燃料耗量,还增加了烟气中氮氧化物的含量。因此,在保证销毁率的前提下采用适当的温度较为合理。废物中的有害微生物在70~100℃左右大部分不能生存,处理一般短链有机物的焚烧温度在700~800℃,所以在本方案中炉体温度能够满足此类废物的焚烧温度。2滞留时间滞留时间是指废物中有害成份在焚烧条件下发生氧化、分解,最后完成无害化物质所需的时间,停留时间的长短直接影响焚烧的销毁率,也决定炉膛的具体尺寸。影响滞留时间的因素很多,如焚烧温度、空气过剩系数和空气在炉内同废物的混合程度等。为保证废物及燃烧产物全部分解,废物在焚烧炉内600℃左右停留约1小时左右。3扰动为使废物及燃烧产物全部分解,必须加强空气与废物、空气与烟气的充分接触混合,扩大接触面积,使有害物在高温下短时间内氧化分解.焚烧炉有独特的供风系统,且有足够的风压以加强系统与废物和烟气的混合程度。4过剩空气系数物料燃烧所需空气量是由理论空气量和过剩空气量两部分组成。两者的总和决定了焚烧过程中的氧气浓度,而过剩空气量决定了最后烟气中的含氧量。炉膛中的氧气浓度、物料及烟气同氧的混合程度严重影响着物料的燃烧速度和烧净率.过量空气量过大可提高燃烧速度和烧净率,但会增大辅助燃料量、鼓风量、引风量以及尾气处理规模,是不经济的.反之,过量空气量太小,则燃烧不完全,甚至产生黑烟,有害物质分解不彻底.一般空气过剩量取理论空气值的30~50%。5、尾气处理系统集尘器系统本方案都采用离心式除尘器――旋风除尘器,对焚烧后的烟气进行除尘。集尘系统分别由三部份组成:集尘圆筒、倒锥和排气风管组成。集尘系统的作用是将焚烧物料产生的烟气中含有的颗粒粉尘收集在一起,便于集中清理,同时,可减少对大气的污染,起到净化环境的作用。集尘系统工作原理:焚烧物料产生的烟气中含有的颗粒粉尘在引风机强大的吸力作用下到达旋风除尘器(俗称集尘桶)。旋风除尘器是利用离心降落原理从气流中分离出颗粒粉尘的设备。旋风除尘器上半部份为圆锥形,当含尘气体从圆筒上侧的进气管的切线方向进入时,获得旋转逆动,分离出粉尘后从圆筒顶的排气管排出,粉尘颗粒自锥形底落入集尘圆筒中。6、电控系统配电柜包括:全套设备的供电主电源、单台设备的分供电控开关;全套设备和单台设备的起停控制以及保护回路、报警等;操作面板等.采用集中控制,其中有些设备为了操作观察的方便设置在现场控制。实现了所有设备的手动操作的功能和控制柜面板操作,实现了对整个系统监视、报警等功能,提高了系统控制的可靠性。最重要的功能,保证了对不同的物料,在不同的燃烧过程中的优化控制,从而保证了物料的充分燃烧和排除烟气的质量。对于燃烧机的优化控制还降低了燃烧机的用油量,使运行成本大幅降低。操作步骤1、注入燃料,接通电源,启动助燃开关,炉内温度达到自燃温度,将病害畜禽肉尸及其产品投入炉内,关闭助燃开关,启动自燃开关,病害肉体保持自燃状态不能剖割的病害畜禽尸体整体投入焚烧炉中,启动自燃开关,尸体自燃至完全碳化为止。2、整尸焚毁:不能剖割的病害畜禽尸体整体投入焚烧炉中,启动自燃开关,尸体自燃至完全碳化为止。3、肉尸分割焚毁:允许分割的病害肉品分割后投入焚烧炉中,启动自燃开关,肉块自燃至完全碳化为止。4、脏器焚毁:病害畜禽脏器整体投入焚烧炉中,启动助燃开关,使脏器在助燃状态下燃烧至完全碳化为止。5、焚烧后的碳化物需要选择地点(远离水源地和居民区)进行掩埋,彻底杜绝病菌的传播。焚烧炉的使用需要考虑环保的要求:尾气排放需要达到无黑烟、无异味、无大颗粒粉尘等有关环保标准。流化床炉的工作原理:炉体是由多孔分布板组成,在炉膛内加入大量的石英砂,将石英砂加热到600℃以上,并在炉底鼓入200℃以上的热风,使热砂沸腾起来,再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾,垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻,继续沸腾燃烧,燃尽的垃圾比重较大,落到炉底,经过水冷后,用分选设备将粗渣、细渣送到厂外,少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。3,能源消耗结构及能源利用水平从十九世纪下半叶开始,西方发达国家已着手设计和开发垃圾焚烧设备。当时应用垃圾焚烧技术和设备的主要目的是:(1)在高温下进行垃圾的无害化处理,灭除细菌以及病原体;(2)产生可加以利用的灰渣;(3)避免由于燃烧而产生的烟尘和气味;(4)将垃圾中含有的能量转换为蒸汽、电能或者热水加以利用;(5)以尽可能低的成本进行垃圾的焚烧处理,而且设备操作和工作条件合理;(6)焚烧所有无法利用的可燃废弃物。世界上第一台固体废弃物焚烧设备诞生在第二次技术革命时期的欧洲。十九世纪下半叶,英国的Paddington已经发展成为一座人口密集的工业化城市。1870年,一台垃圾焚烧炉在Paddington市投入运行。当时的垃圾水分和灰分均很大,故其发热量低而难以焚烧,因此这台焚烧炉的运行状况不良,不久即停止运营。针对垃圾品质低劣、焚烧困难的问题,先是采用双层炉排(下炉排上为强烈燃烧的煤层),进而在1884年试图将垃圾与煤混烧,以改善垃圾燃料的燃烧特性。然而两种尝试均未获得令人满意的结果,而且由于烟囱低矮,使得附近的环境受到刺激性烟气的污染。为了解决刺激性烟气和炭黑污染的问题,首先采取的措施是将焚烧温度提高到700℃,后来又进一步提高到800~1100℃。当时人们已经知晓燃烧空气量和投入方式对烟气温度的影响,因此相继采用了加高烟囱、配置送风机和引风机等措施,以增加通风量和满足焚烧过程对燃烧空气量的需求。烟囱加高后,同时也解决了烟气中刺激性有害物质的扩散问题。由于垃圾的种类和成分随着地域和季节的不同而可能发生很大的变化,垃圾焚烧设备必须具有良好的燃料适应性。在这方面,当时所采取的技术措施是在焚烧炉中增设垃圾干燥区以及采用燃烧空气预热。三,工业炉(窑)的热工制度1工业炉(窑)的工艺要求(1)焚烧炉产品应符合本技术要求的规定,并按经规定程序批准的图纸和技术文件进行生产,且符合JB/T10249的规定。炉本体设计寿命不低于15年。2)焚烧炉炉体外观应严整规矩,无明显凹凸疤痕或破损;漆面光洁、牢固、无明显挂漆、漆粒;表面处理件表面光滑、厚薄均匀,无锈蚀。(3)在垃圾额定低位热值与下限低位热值范围内,垃圾焚烧炉应保证垃圾额定处理能力,并应适应全年内垃圾特性变化的要求。(4)焚烧炉采用的耐火材料、隔热材料应符合现行国家和行业标准的规定。耐火材料的技术性能应能满足焚烧炉燃烧气氛的要求,并能够承受焚烧炉工作状态的交变热应力。(5)焚烧炉宜采取连续焚烧方式,并保证生活垃圾焚烧处理量在额定处理量70%~110%的范围内波动时能稳定运行。(6)各炉门应启闭灵活、严密轻巧。(7)焚烧炉必须设置烟气净化系统、烟气在线监测系统、自动控制系统、报警系统和应急处理安全防爆装置。烟气净化系统的设计应符合CJJ90-2002的规定。烟气在线监测系统应能在线显示烟气排放状况;自动控制系统应能实时检测控制焚烧系统的各项主要工艺参数,并显示焚烧炉燃烧温度和炉膛压力等表征焚烧炉运行工况的参数。(8)焚烧炉排气烟囱应符合GB18485的规定。烟囱应按GB/T16157-1996的规定,设置永久采样孔,并安装用于采样和测量的设施。(9)采用余热回收的焚烧炉应根据余热回收方式,配置余热利用设备,并符合CJJ90-2002的规定。(10)焚烧炉应配置助燃系统,保证垃圾热值较低时能维持正常燃烧。(11)焚烧炉宜设置垃圾渗滤液喷入装置等渗滤液处理措施,避免二次污染。2热工制度的主要内容将炉膛分为密相区和稀相区计算(过渡区纳入稀相区计算),再将密相区和稀相区均匀地分为若干块小的计算区,模型的解是各物理量在各个计算区的平均值。密相区看作是鼓泡床,稀相区的颗粒由气体从密相区夹带而来。炉膛内包含3种颗粒,即碳颗粒、灰颗粒、脱硫剂颗粒,每种颗粒的筛分共分成9档。密相区和稀相区以干燥床下边缘为物理分界,在密相区和稀相区的每个计算单元内列出能量方程、质量守恒方程,然后联立求解。在进行能量平衡方程的传热计算时,传热系数依据垃圾焚烧炉的结构特点取18~30W?m-2?K-1,分离器的分离效率取垃圾焚烧炉的热态试验数据。3热工制度拟定的原则垃圾在炉排-循环床复合垃圾焚烧炉的热解过程是一个快速过程,影响因素有垃圾的形态、尺寸、床温、一次风量、表观速度、颗粒温度等,而这些因素又随炉内位置不断变化。垃圾在焚烧炉中的热解问题归结为:1)在一定给料率条件下总的燃料热解析出量和热解析出成份;2)各种挥发分成份在炉内的分布比例。提出热解计算模型时,假定:1)垃圾和煤在焚烧炉内均匀混合,热解规律按照混合燃料的热解规律考虑;2)只考虑温度对垃圾热解程度的影响,垃圾在循环流化床中有足够的时间充分热解;3)垃圾的应用基水分在干燥过程中完全析出;4)热解中间产物焦油经二次热解完全裂解;5)热解的气体产物为H2O、CO、CO2、H2、N2和CxHy,CxHy被视为各种碳氢化合物的混合物;6)忽略生物质中的氮元素与其他元素的结合所生成的产物,并且假定N以氮气的形式释放;7)热解后扣除灰分的那部分物质称为碳合物Cx。垃圾挥发分总的热解量V(T)可简化为[7]V(T)V*=1-exp-A0exp-ERT.(3)上式中的参数A0和E由实验数据拟合,本文取A0=1.54×104,E/R=8742K(E=7.26×104J?mol-1),V*=VarWfuel,T为炉内计算域平均温度。根据假定,求出垃圾热解产生的各种气体的量为Vm=[V(T)-VN2]km.(4)式中:VN2为N2的热解释放率,模型中认为燃料中的N全部热解释放成N2;km为分别对应H2O、CO、CO2、H2、CxHy的值,文[6]根据热解试验确定其值分别为0.5、0.152、0.388、0.004、0.056。相应地可求出碳合物的量WC=Wfuel-ΣmVm-Wfuel(Aar+Mar).(5)式中m为表示物质的下标。CxHy的热值、燃烧生成的CO2、H2O和消耗的氧气化学计量比由质量平衡和能量平衡计算。4主要热工制度(温度,压力,曲线,分布)计算了焚烧炉内物料浓度和空隙率,根据物料浓度和空隙率计算了焚烧炉内的压降。炉膛出口压力在-20~-100Pa之间波动,布风板风室压力在7.5~8.0kPa之间波动。调整衰减指数a,a=1.0时,压降与运行结果符合较好,计算值与工业测试值的比较见图2a。取a=1.0作为本文气体成分模型计算基础。取不同a值时,模型计算与工业测试的结果比较见图2b。可以看出,a=1.0时炉膛稀相区中计算的物料浓度与实测的物料浓度吻合较好。在密相区内,由于炉膛正压较大,不便采用文[2]的方法测试,因而未进行数据对比。图2模型计算结果与工业测试数据比较3.4气体成分与实测结果的比较设计焚烧炉出口过量空气系数A=1.6,当垃圾从干燥床进入密相区时,偶尔有爆燃现象。当爆燃时,过量空气下降,因而在计算时取A为1.3和1.6,以此考虑爆燃和正常燃烧时工况。模型计算的O2、CO2体积分数沿炉膛高度的分布与工业测试的对比见图2c,CO体积分数分布与工业测试的对比见图2d。可见,工业测试的O2、CO2、CO体积分数比较分散,计算曲线能反映出气体成分的变化趋势,并且工业测试的O2和CO2浓度基本上被包络在A为1.3和1.6的计算曲线内。模型计算的气体体积分数分布可帮助分析、指导焚烧炉的设计。四,炉墙结构及保温技术1,炉墙结构形式2,耐火材料的选择(1)含氧化铬砖由于具有优异的抗渣侵蚀性能仍将继续用于垃圾焚烧炉炉衬,但其高的密度和强度导致材料的韧性差,因此材料的抗结构剥落性差,在材料中引入微裂纹的方法可平衡材料抗侵蚀性和抗剥落性的差距。(2)大部分的垃圾焚烧炉均设有水冷结构,SiC浇注料由于具有高的热导率因此是理想的砌筑材料。其在垃圾焚烧炉其他部位的使用也将成为垃圾焚烧炉用耐火材料无铬化的重要方向。(3)垃圾焚烧炉用耐火材料的无铬化将继续成为研究热点。3,炉墙保温措施及节能方法1)生活垃圾在炉内燃烧过程中,分解出浓度较高的氯化物、碱性金属、焦硫酸盐和与腐蚀相关的一些重金属及低熔点的混合物,在高温烟气和金属管壁温度较高的条件下,其综合作用主要在过热器位置对金属受热面产生高温腐蚀;2)管壁上灰垢中含有硫酸盐,与管壁表面氧化铁作用形成碱金属复合硫酸盐,对金属管壁具有强烈的腐蚀性。据有关资料,壁温在600℃~700℃时腐蚀最为严重;3)烟气中携带的粉尘及颗粒物,引起受热面金属管壁冲刷磨损和腐蚀磨损;4)垃圾组分的不定性和热值波动大的特点,会导致垃圾焚烧锅炉燃烧温度和工质参数在较大范围内波动,会加速受热面金属的疲劳,产生疲劳裂纹,外部腐蚀性气体侵蚀裂纹间隙,会加速管壁腐蚀。五,工业炉热能的合理利用1,节能相关政策,标准,规程1.发电量全额收购《中华人民共和国可再生能源法》(中华人民共和国主席令第三十三号)第十四条规定:电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议,全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量,并为可再生能源发电提供上网服务。2.上网售电享受优惠电价发改委《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》(发改价格[2006]7号)第七条规定2006年及以后建设的垃圾焚烧发电厂,网电价实行政府定价的,电价标准由各省(自治区、直辖市)2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价组成。补贴电价标准为0.25元/kWh。发电项目自投产之日起,15年内享受补贴电价。3.税费减免《财政部、国家税务总局关于部分资源综合利用产品增值税政策的补充通知》(财税[2004]25号文件)第二条规定:城市生活垃圾用量占发电燃比例达80%以上者,实行增值税即征即退的优惠政策;《关于企业所得税若干优惠政策的通知》(财税[1994]001号)第一条规定:资源综合利用的电厂自经营之日起免征所得税。4.垃圾处置补贴发改委已明确表态将全面推行垃圾处理收费制度。不仅扩大垃圾处理费收取范围,提高征收效率,而且收取标准可补偿垃圾处理企业收集、运输、处理成本,并合理盈利。2,节能的途径和方法(1)加强垃圾分类投放、分类处理。(2)发展具有自主知识产权的先进垃圾焚烧技术和设备目前,焚烧炉的国产化趋势已明显体现,但大型千吨级焚烧炉均需依赖进口,企业投资大,运营负担重,应在引进国外先进技术的同时,仔细研究焚烧炉的工艺和热工参数,根据我国垃圾成分多变和热值低位波动的特点对焚烧过程进行及时有效的调整,开发具有自主知识产权的安全高效的垃圾焚烧炉及烟气处理设备,保证垃圾安全稳定燃烧,高效发电。3,能效潜力分析及节能技术措施1炉排炉焚烧技术2热解炉焚烧技术3流化床焚烧技术4,节能量的计算及经济效益分析垃圾焚烧发电是最有效的垃圾减量化、无害化、资源化处理手段,对解决“垃圾围城”这一难题具有积极作用,且符合我国循环经济发展要求,正逐渐成为大中型城市主要垃圾处理方式。随着垃圾分类投放、分类处理的规范化和国产化焚烧炉技术水平的提高,垃圾焚烧安全性将不断提高,焚烧发电的投资运营成本将进一步降低,焚烧发电效率也有较大提升空间,客观上为垃圾焚烧发电产业…
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