生活垃圾焚燒系統(tǒng)簡介

生活垃圾焚燒系統(tǒng)簡介1.1焚燒工藝系統(tǒng)介紹1.1.1焚燒工藝概述就不同時(shí)期、不同爐型以及不同的固體廢棄物種類和處理要求而言，固體廢物焚燒技術(shù)和工藝流程也大不相同，如間歇焚燒、連續(xù)焚燒、固定爐排焚燒、流化床焚燒、回轉(zhuǎn)窯焚燒、機(jī)械爐排焚燒等，不同的焚燒技術(shù)和工藝流程有各自的不同特點(diǎn)。目前大型現(xiàn)代化生活垃圾焚燒技術(shù)的基本過程大體相同，如圖1.1所示?，F(xiàn)代化生活垃圾焚燒工藝流程主要包括：前處理系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、焚燒爐系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成。固體廢物焚燒的前處理系統(tǒng)，主要包括固體廢物運(yùn)輸、計(jì)量、登記、進(jìn)場、卸料、混料、破碎、手選、磁選、篩分等；進(jìn)料系統(tǒng)主要是向焚燒爐定量給料，同時(shí)將垃圾池中的垃圾與焚燒爐的高溫火焰和高溫?zé)煔飧糸_、密閉，以防止焚燒爐火焰通過進(jìn)料口向垃圾池垃圾反燒和高溫?zé)煔夥锤Z；焚燒爐系統(tǒng)是整個(gè)工藝系統(tǒng)的核心，是固體廢物進(jìn)行蒸發(fā)、干燥、熱分解和燃燒的場所?？諝庀到y(tǒng)即為助燃系統(tǒng)，是焚燒爐非常重要的組成部分，它除了為固體廢物的正常燃燒提供必需的助燃氧氣外，還有冷卻爐排、混合爐料和控制煙氣氣流等作用。煙氣系統(tǒng)是固體廢物焚燒爐系統(tǒng)的主要污染源，設(shè)置煙氣系統(tǒng)的目的是去除煙氣中的大量顆粒狀污染物質(zhì)和氣態(tài)污染物質(zhì)，使達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，最終排入大氣[6]。圖1.1生活垃圾焚燒工藝流程圖1.1.2焚燒爐爐型的分類焚燒爐按爐型可分為爐排爐、流化床爐和回轉(zhuǎn)窯爐等類型。(1)爐排型焚燒爐爐排型焚燒爐形式多樣，其應(yīng)用占全世界垃圾焚燒市場總量的80%以上。該爐型最大優(yōu)勢在于技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，適用范圍廣，絕大部分固體垃圾不需要任何預(yù)處理可直接進(jìn)爐燃燒，尤其應(yīng)用于大規(guī)模垃圾集中處理。如圖1.2為各種機(jī)械爐排示意圖。(2)回轉(zhuǎn)窯焚燒爐回轉(zhuǎn)窯焚燒爐是一種成熟的技術(shù)，如果待處理的垃圾中含有多種難燃燒的物質(zhì)，或垃圾的水分變化范圍較大，回轉(zhuǎn)窯是唯一理想的選擇?；剞D(zhuǎn)窯可處理的垃圾范圍廣，特別是在工業(yè)垃圾的焚燒領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。圖1.2機(jī)械爐排示意圖(a)臺(tái)階式爐排；(b)臺(tái)階往復(fù)式爐排；(c)履帶往復(fù)式爐排；(d)搖動(dòng)式爐排；(e)逆動(dòng)式爐排；(f)滾筒式爐排(3)流化床焚燒爐流化床焚燒爐可以對多種垃圾進(jìn)行焚燒處理，它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以使垃圾完全燃燒，并對有害物質(zhì)進(jìn)行最徹底的破壞，一般排出爐外的未燃物均在1%左右，垃圾殘?jiān)畹?，有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)也適用于焚燒高水分的污泥類物質(zhì)[7]。各焚燒爐的結(jié)構(gòu)及作用效果如下表1.1所示：表1.1焚燒爐的結(jié)構(gòu)及作用效果比較名稱垃圾適應(yīng)性爐排形式耗電量焚燒效果適用范圍爐排式焚燒爐對垃圾成充分適應(yīng)性較好類似鏈條鍋爐，爐排做水平運(yùn)動(dòng)，對垃圾翻動(dòng)性較差一般垃圾層內(nèi)部溫度較高，但尾氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不易出灰以利于余熱利用，比較適合中小型城鎮(zhèn)往復(fù)爐排式焚燒爐不能含有大量金屬及建筑垃圾，對高分子垃圾適應(yīng)性一般爐排往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分頂熱、燃燒、燃盡三階段，對垃圾翻動(dòng)性較好一般煙氣溫度高，對有害氣體處理徹底，殘余物不板結(jié)，便于出灰便于發(fā)電及余熱利用，有發(fā)展前途流化床焚燒爐對垃圾大小及金屬、建筑材料適應(yīng)性不強(qiáng)，對垃圾含水量適應(yīng)性較高垃圾在強(qiáng)大熱氣流作用下，在流化床上做沸騰運(yùn)動(dòng)，垃圾翻動(dòng)性極好一般煙氣溫度高，有害氣體處理徹底，殘余物不結(jié)渣，便于出灰便于發(fā)電及余熱利用、有發(fā)展前途立式窯焚燒爐對垃圾成分適用性一般類似立式水泥窯，垃圾靠重力作用向下運(yùn)動(dòng)和翻動(dòng)一般垃圾層內(nèi)部溫度高，煙氣溫度不高，有害氣體處理不徹底，殘余物為渣，不利于出灰不利于余熱利用，比較適合于中小城鎮(zhèn)1.2流化床焚燒爐流化床燃燒系統(tǒng)主要由焚燒爐本體、高溫燃燒室、啟動(dòng)燃燒室、余熱鍋爐、螺旋給料系統(tǒng)、振動(dòng)排渣機(jī)、尾氣處理裝置、尾部排塵器和鼓、引風(fēng)機(jī)等組成，其中焚燒爐本體由流化床密相焚燒區(qū)和稀相區(qū)構(gòu)成，流化床密相區(qū)床層中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其熱容量很大，能夠滿足固體廢物的蒸發(fā)、熱解、燃燒所需大量熱量的要求。由布風(fēng)裝置送到密相區(qū)的空氣使床層處于良好流化狀態(tài)，床層內(nèi)傳熱工況十分優(yōu)越，床內(nèi)溫度均勻穩(wěn)定，維持在800℃～900℃，平均停留時(shí)間1.0～5.0s，過?？諝?00%～150%，有利于有機(jī)物的分解和燃燒，焚燒后產(chǎn)生的煙氣夾帶著少量固體顆粒及未燃盡的有機(jī)物進(jìn)入流化床稀相區(qū)，由二次風(fēng)送入的高速空氣流在爐膛中心形成旋轉(zhuǎn)切圓，使擾動(dòng)強(qiáng)烈，混合充分，未燃盡成分在此可繼續(xù)進(jìn)行燃燒，流化床焚燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。流化床垃圾焚燒技術(shù)具有如下突出優(yōu)勢：(1)能夠有效控制垃圾焚燒過程中有害氣體的產(chǎn)生。由于垃圾焚燒溫度在850～950℃之間時(shí)，NOx生成量非常低。當(dāng)燃燒溫度>1300℃時(shí)，NOx才會(huì)大量生成。采用循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐，其爐膛溫度一般在850℃左右，因此可控制NOx的生成。圖1.3流化床焚燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(2)爐內(nèi)加石灰石可有效脫硫。由于脫硫劑在爐膛中是在最佳的反應(yīng)溫度(850℃左右)下進(jìn)行脫硫，且爐膛出口處布置有分離器及返料裝置，從而提高脫硫劑在爐內(nèi)的停留時(shí)間；當(dāng)Ca/S比為1：2時(shí)，脫硫效率大于85%，可有效脫除垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的HCl、HF、SO2等有害氣體。(3)燃燒徹底。垃圾中有機(jī)物可100%燒掉，焚燒后垃圾可減量70%，減容90%以上，灰渣無臭味，可直接填埋。流化床焚燒生活垃圾鍋爐對垃圾進(jìn)料的要求應(yīng)該滿足以下5個(gè)條件：(1)垃圾進(jìn)料裝置工作穩(wěn)定、可靠，并具有不小于120%的超負(fù)荷進(jìn)料能力；(2)進(jìn)料連續(xù)均勻，有較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)比；(3)進(jìn)料裝置本身以及與鍋爐連接處有較好的密封性,對廠區(qū)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染；(4)對進(jìn)料垃圾的適應(yīng)性好；(5)整個(gè)裝置操作簡單、維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、控制性能應(yīng)與垃圾熱電廠規(guī)范相適配[8]。流化床焚燒爐的技術(shù)特點(diǎn):需要石英砂作為輔料，需要摻煤才能理想燃燒，在煤價(jià)較低或上網(wǎng)電價(jià)較高的情況下，摻煤越多焚燒廠的經(jīng)濟(jì)效益越好；可以混燒多種廢物，但是進(jìn)料越均勻越好，一般需要有前分選和破碎工序；焚燒爐內(nèi)垃圾處于懸浮流化狀態(tài)，為瞬時(shí)燃燒，飛灰量大，飛灰量是爐排爐的3～4倍；物料處于懸浮狀態(tài)，煙氣流速高，對焚燒爐的沖刷和磨損比較嚴(yán)重；流化床爐的檢修相對較多，年運(yùn)行時(shí)間相對較短，通常只有6000～8000小時(shí)；流化床爐起爐和停爐較為方便；減少金屬酸性腐蝕，發(fā)電效率較高[9]。1.1.1鼓泡流化床焚燒爐鼓泡流化床布風(fēng)系統(tǒng)采用風(fēng)管和風(fēng)帽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的流化床焚燒爐在韓國和日本污泥處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)管下的砂床蓄熱量大，可減小污泥水分和熱值的波動(dòng)對燃燒的影響，使低熱值的污泥燃燒更加穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、磨損問題小、維修費(fèi)用低；燃燒效率高；燃燒溫度均勻；運(yùn)行費(fèi)用低；撥散器提高了污泥在床內(nèi)分布的均勻性，給料和燃燒穩(wěn)定；啟動(dòng)時(shí)間短。如圖1.4為鼓泡流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖1.4鼓泡流化床焚燒爐結(jié)構(gòu)示意圖1.1.2回旋流化床投入的垃圾被回旋運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)砂卷進(jìn)砂中并燃燒。砂中的燃燒效率高，因此即使垃圾性質(zhì)有大幅的變動(dòng)，也可保持穩(wěn)定的燃燒，如圖1.5為回旋流化床結(jié)構(gòu)圖。流動(dòng)砂回旋的效果使?fàn)t內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部高溫、且溫度均一，所以高熱值的垃圾也不會(huì)產(chǎn)生結(jié)塊。由于砂的強(qiáng)力回旋運(yùn)動(dòng)，粗大的垃圾也易破碎分散成細(xì)狀而完全燃燒。由于砂的回旋運(yùn)動(dòng)，大的不燃物可以被砂移動(dòng)至不燃物排出口而排出?；匦骰驳慕M成要素是：(1)流動(dòng)空氣的風(fēng)量差；(2)左右空氣量比中央部分多，傾斜式爐床；(3)爐床由中央向爐兩端的不燃物排出口傾斜，回旋流效果；(4)從左右二側(cè)部分向上吹起的砂被導(dǎo)流板阻擋回流到爐的中延部分。圖1.5回旋流化床1.1.3異重流化床異重流化床能夠穩(wěn)定燃燒，并可以通過特殊的風(fēng)分配及組織方式保證高效內(nèi)循環(huán)燃燒和順暢排渣，同時(shí)采取了較全面的防止二次污染的措施，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬，燃料適應(yīng)性好，特別適合城市生活垃圾組成隨季節(jié)性變化大的特點(diǎn)，當(dāng)城市垃圾的熱值隨季節(jié)及天氣變化或影響而過低時(shí)或用戶要求需較大的產(chǎn)汽量以供發(fā)電或供熱應(yīng)用時(shí)，可將城市垃圾與輔助燃料在同一焚燒爐內(nèi)混燒。異重流化床特征在于它具有焚燒爐本體，焚燒爐本體上依次設(shè)有風(fēng)室、布風(fēng)裝置、爐膛，在爐膛下端側(cè)壁設(shè)有給煤口、垃圾給料口，其結(jié)構(gòu)如圖1.6所示。爐膛四周設(shè)有二次進(jìn)風(fēng)口，二次風(fēng)口接二次風(fēng)機(jī)，爐膛出口設(shè)有爐內(nèi)分離器，水平煙道處設(shè)有過熱器，鍋爐尾部上方設(shè)有省煤器，下方設(shè)有空氣預(yù)熱器，冷卻后的煙氣經(jīng)灰斗引出，爐膛上方設(shè)有汽包，風(fēng)室依次與床下自動(dòng)點(diǎn)火裝置、油泵、油箱相接，空氣由鼓風(fēng)機(jī)提供，布風(fēng)裝置后部設(shè)有排渣口和冷渣分選及冷卻裝置、冷卻風(fēng)機(jī)，冷渣分選裝置上方接床料回送管。異重流化床的主要特點(diǎn)是:(1)高比重惰性物料循環(huán)；(2)特殊布風(fēng)結(jié)合定向風(fēng)帽結(jié)構(gòu)；(3)二次風(fēng)旋渦分段燃燒；(4)垃圾滲濾液回噴爐膛焚燒。圖1.6異重流化床1.1.4循環(huán)流化床能適應(yīng)低位垃圾燃料組成，采用定向均勻布風(fēng)，燃燒穩(wěn)定，選用外置過熱器，解決了HCl腐蝕問題，提高熱能回收效率。由于焚燒爐爐內(nèi)含有一定量的爐料，爐內(nèi)氣、固流體強(qiáng)烈混合，垃圾進(jìn)入爐內(nèi)即和熾熱的石英砂迅速、充分混合，垃圾從加熱、干燥到燃燒全過程完成迅速，焚燒爐蓄熱量大，著火條件好，燃燒穩(wěn)定性好。垃圾減量化程度最高，灰渣可綜合利用。循環(huán)流化床焚燒爐具有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)處理廢棄物種類適應(yīng)性強(qiáng)：循環(huán)流化床燃燒穩(wěn)定,爐內(nèi)溫度場均勻。由于流化床密相區(qū)擁有大量的高溫物料，床層的熱容量大,能提供低熱值、高水分的垃圾干燥、熱解和燃燒所需的大量熱量，所以適合焚燒各種發(fā)熱值的廢棄物，以煤為輔助燃料，可大幅度降低運(yùn)行成本，符合國情；(2)焚燒效率高：由于爐內(nèi)氣體和固體，固體和固體之間的強(qiáng)烈混合，使廢物與灼熱的床料直接接觸，增大了廢棄物的熱解率。同時(shí)，由于相互之間的不斷碰撞，使未燃燒的部分不斷暴露出來，進(jìn)一步增加了廢物的燃燒程度；(3)煙氣排放性能好：由于循環(huán)流化床采用低溫(850～950℃)、分級燃燒，限制了熱力型氮氧化物的形成，在循環(huán)流化床中加入合適的吸附劑(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相區(qū)噴尿素或氨水可進(jìn)行爐內(nèi)脫氮，保證NOx、SO2和HCl的排放濃度符合環(huán)保要求；(4)循環(huán)流化床垃圾焚燒爐無爐排等轉(zhuǎn)動(dòng)部件，設(shè)備故障少，維修工作量少，設(shè)備投資低。缺點(diǎn)：循環(huán)流化床耗電量較高，飛灰量大，存在爐內(nèi)耐火材料磨損問題。目前