第二篇生活垃圾焚烧技术工艺

第二篇生活垃圾焚烧技术工艺第一章垃圾焚烧厂工艺第一节1.2.3.1焚烧工艺概述生活垃圾焚烧厂的系统构成在不同的国家、研究机构有不同的划分方法，或者由于垃圾焚烧厂的规模不同而具有不同的系统构成。但现代化生活垃圾焚烧厂的基本内容大体相同，其一般的工艺流程框图可参见图垃圾焚烧厂的工艺流程可描述为：前处理系统中的垃圾与助燃空气系统所提供的一次和二次助燃空气在垃圾焚烧炉中混合燃烧，燃烧所产生的热能被余热锅炉加以回收利用，经过降温后的烟气送入烟气处理系统处理后，经烟囱排人大气；垃圾焚烧产生的炉渣经炉渣处理系统处理后送往填埋厂或作为其他用途，烟气处理系统所收集的飞灰做专门处理；各系统产生的废水送往废水处理系统，处理后的废水可排入河流等公共水域或加以再利用；现代化的垃圾焚烧厂的整个处理过程都可由自动控制系统加以控制。1.2.3.2常见焚烧处置工艺及相应的工艺流程图目前垃圾焚烧厂采用的垃圾焚烧炉主要为回转窑、流化床、机械炉排三种。对于不同型式的垃圾焚烧炉，垃圾焚烧厂各系统也必然具有不同的工艺流程，由于篇幅所限，不能对三种情况一一介绍。根据各国垃圾焚烧炉的使用情况，机械炉排焚烧炉应用最广且技术比较成，是国内外生活垃熟，其单台日处理量的范围也最大（50-700t/d）圾焚烧厂的主流炉型。因而，本节对垃圾焚烧炉的讨论对象也限于机械炉排焚烧炉。对各系统而言，其工艺流程也不尽相同，比如，有些垃圾焚烧厂的前处理系统中不设垃圾贮坑，而将垃圾直接送入进料斗。为此，对各系统工艺流程的讨论也仅限于普遍情况。图2-1-2为某一垃圾焚烧厂主厂房的工艺布置纵剖视图。1、前处理系统垃圾焚烧厂前处理系统也可称为垃圾接收与贮存系统，其一般的工艺流程如下。生活垃圾由垃圾运输车运入垃圾焚烧厂，经过地衡称重后进入垃圾卸料平台（也可称为倾卸平台），按控制系统指定的卸料门将垃圾倒入垃圾贮坑。在此系统中，如果设有大件垃圾破碎机，可用吊车将大件垃圾抓入破碎机中进行处理，处理后的大件垃圾重新倒入垃圾贮坑。可通过分析垃圾成分的统计数据及大件垃圾所占的比例，决定垃圾焚烧厂是否需要设置大件垃圾破碎机。称重系统中的关键设备是地衡，它由车辆的承载台、指示重量的称重装置、连接信号输送转换装置和称重结果打印装置等组成。承载台根据地衡最大称重决定其标准尺寸，垃圾焚烧厂地衡一般最大称重为15-20t近年来垃圾收集车呈大型化趋势，出现了称重大于30t的地衡。一般的大型垃圾焚烧厂都拥有多个卸料门，卸料门在无投入垃圾的情况下处于关闭状态，以避免垃圾贮坑中的臭气外溢。为了垃圾贮坑中的堆高相对均匀，应在垃圾卸料平台入口处和卸料门前设置自动指示灯，以便控制那个卸料门的开启。在垃圾焚烧技术发达的国家，这些设施一般都采用自动化系统，实现了卸料平台无人操作，当垃圾车到达卸料门前时，传感器感知到有车辆到达，自动控制卸料门的开闭。垃圾贮坑的容积设计以能贮存3-5天的垃圾焚烧量为宜。贮存的目的是将原生垃圾在贮坑中进行脱水；吊车抓斗在贮坑中对垃圾进行搅拌，使垃圾组分均匀；在搅拌过程中也会脱击部分泥砂。这些措施都可改善燃烧状况，提高燃烧效率。在贮坑里停留的时间太短，脱水不充分，垃圾不易燃烧；时间太长，垃圾不再脱水，可燃挥发分溢出太多，也会造成垃圾不易燃烧和能量的耗散。2、垃圾焚烧系统垃圾焚烧系统是垃圾焚烧厂中最为关键的系统，垃圾焚烧炉提供了垃圾燃烧的场所和空间，它的结构和型式将直接影响到垃圾的燃烧状况和燃烧效果。垃圾焚烧系统的一般工艺流程如下。实际上，垃圾焚烧系统与前处理系统、余热利用系统、助燃空气系统、烟气处理系统、灰渣处理系统、废水处理系统、自动控制系统等密切相关，这里将它们分开只是为了讨论和分析的方便。吊车抓斗从垃圾贮坑中抓起垃圾，送入进料漏斗，漏斗中的垃圾沿进料滑槽落下，由饲料器将垃圾推入炉排预热段，机械炉排在驱动机构的作用下使垃圾依次通过燃烧段和后燃烬段，燃烧后的炉渣落入炉渣贮坑。为了保证单位时间进料量的稳定性，饲料器应具有测定进料量的功能，现行的饲料器一般采用改变推杆的行程来控制进料的体积，但由于垃圾在进料滑槽中的密度不均匀，造成进料的质量控制并不能达到预期的效果。目前，解决这个问题的有效方法之一是在滑槽中设置挡板，使挡板上的垃圾自由落下以提高垃圾密度的均匀性，同时还可以改进滑槽中垃圾的堵塞现象。饲料器和炉排可采用机械或液压驱动方式，其中因液压驱动方式操作稳定、可靠性好等优点而应用较广。3、余热利用系统从垃圾焚烧炉中排出的高温烟气必须经过冷却后方能排放，降低烟气温度可采用喷水冷却或设置余热锅炉的方式。余热利用是在垃圾焚烧炉的炉膛和烟道中布置换热面，以吸收垃圾焚烧所产生的热量，从而达到回收能量的目的。在没有设置余热锅炉而采用喷水冷却方式的系统中，余热没有得到利用，喷水的目的仅仅是为了降低排烟温度。一般来讲，将烟气余热用来加热助燃空气或加热水是最简单和普遍可行的方法。而且随着垃圾焚烧炉容量的增加，目前越来越普遍采用设置余热锅炉方式回收余热。设置余热锅炉的余热利用系统，其回收能量的方式有多种：利用余热锅炉所产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电，以产生高品位的电能，这种方式在现代化垃圾焚烧厂应用最广；提供给蒸汽需求单位及本厂所需的一定压力和温度的蒸汽；提供热水需求单位所需热水。对于采用余热锅炉的垃圾焚烧厂，余热利用系统的工艺流程如下：对于没有设置余热锅炉，采用喷水冷却方式的垃圾焚烧厂，其烟气冷却的工艺流程为：在有些垃圾焚烧厂，采用余热锅炉和喷水冷却相结合的方式，其工艺流程为：垃圾焚烧发电的热效率一般只有20%左右，如何提高垃圾焚烧厂热效率已引起了普遍的关注。近年来，部分垃圾焚烧厂采用热电联供热系统，将发电后的蒸汽或一部分抽汽向厂外进行区域性供热，以提高垃圾焚烧厂的热效率。但是，当进行大规模区域供热时，由于区域的热能需求随时间、季节的变化而变化很大，而垃圾焚烧炉的运行不能适应这样大的变化，因此，垃圾焚烧炉的供热一般只能提供用户一部分的热量需求。4、烟气处理系统烟气处理系统主要是去除烟气中的固体颗粒、硫氧化物、氮氧化物、氯化氢等有害物质，以达到烟气排放标准，减少环境污染。各国、各地区都有不同的烟气排放标准，相应垃圾焚烧厂也有不同的烟气处理系统。烟气处理系统一般有下列几种设备组合：前二种设备组合为目前各国垃圾焚烧厂通常采用的烟气处理系统，后一种设备组合可供烟气排放标准较低的地区，在建设小型垃圾焚烧厂时选用参考。近年来，二噁英污染引起了世界各国人民的普遍关注，而垃圾焚烧厂又是产生二噁英的主要来源之一，由于目前对二噁英的形成机理还没有达成统一的共识，因此通过仅控制焚烧参数来抑制二噁英的生成，其效果很难确定。目前所采用的去除二噁英的方法主要为采用活性炭喷射装置和袋式除尘器。5、灰渣处理系统灰渣处理系统一般有以下几种工艺流程：从垃圾焚烧炉出渣口排出的炉渣具有相当高的温度，必须进行降温。湿式法就是将炉渣直接送入装有水的炉渣冷却装置中进行降温，然后再用炉渣输送机将其送入炉渣贮坑中。来自静电除尘器或袋式除尘器的灰渣称为飞灰，通常情况下，飞灰应与从垃圾焚烧炉出口排出的炉渣分别进行处理，这是由于飞灰中重金属的含量较炉渣中多。一般的做法是将飞灰作为危险品固化后送入填埋厂做最终的处置。过去垃圾焚烧炉渣作为一般废弃物，可以在垃圾填埋厂进行填埋处理。随着环保要求的愈加严格，炉渣中可能出现的重金属的渗出也已成为不可忽视的问题，炉渣的固化和熔融法是目前解决这一问题的两种有效途径。国外正在积极开发新的炉渣处理方法。6、助燃空气系统助燃空气系统是垃圾焚烧厂中的一个非常重要的部分，它为垃圾的正常燃烧提供了必需的氧气，它所供应的送风温度和风量直接影响到垃圾的燃烧是否充分、炉膛温度是否合理、烟气中的有害物质是否能够减少。助燃空气系统的一般工艺流程为：送风机包括一次送风机和二次送风机，通常情况下，一次送风机从垃圾贮坑上方抽取空气，通过空气预热器将其加热后，从炉排下方送入炉膛；二次助燃空气可从垃圾贮坑上方或厂房内抽取空气并经预热后，送入垃圾焚烧炉。燃烧所产生的烟气及过量空气经过余热利用系统回收能量后进入烟气处理系统，最后通过烟囱排人大气。7、废水处理系统垃圾焚烧厂中废水的主要来源有：垃圾渗沥水、洗车废水、垃圾卸料平台地面清洗水、灰渣处理设备废水、锅炉排污水、洗烟废水等。不同废水中有害成分的种类和含量各不相同，因此也应采取不同的处理方法，但这种做法过于复杂，也不现实。通常按照废水中所含有害物的种类将废水分为有机废水和无机废水，针对这两种废水采用不同的处理方法和处理流程。在废水处理过程中，一部分废水经过处理后排入城市污水管网，还有一部分经过处理的废水则可加以利用。废水的处理方法很多，不同的垃圾焚烧厂可采用不同的废水处理工艺，这里介绍一种常用的废水处理工艺。对于灰渣冷却水和洗烟用水等重金属含量较高的废水，其废水处理流程应具有去除重金属的环节。对于这类废水，常采用的废水处理工艺为：8、自动控制系统在实现垃圾焚烧厂的高度自动化以前，把垃圾焚烧炉看成是各个系统的组合，自动化的工作主要集中在实现这些单独系统的自动化管理，如垃圾焚烧状态的电视监视，各种设备通电状况的显示等。随后，为了推进各个系统设备自动化管理向更高水平发展，实现垃圾供料、垃圾焚烧一体化、自动化，引进了垃圾焚烧炉自动化燃烧控制系统。另外一些相关设备的自动化也有了进展，例如：垃圾接收、灰渣的输送和自动称重设备、吊车自动运行设备等的自动化都实现了实用化。现在，由于计算机的应用，垃圾焚烧炉的运行管理除了日常操作实现了自动化，一些非日常的操作也实现了自动化，例如：垃圾焚烧炉、汽轮机的启动与关闭等。垃圾焚烧系统自动化的范围，大致可分为以下三个方面：①设施运行管理必须的数据处理自动化；②垃圾运输车及灰渣输车的车辆管理自动化；③设备机器运行操作的自动化。上述各种运行操作实现自动化以后，为了实现最佳的运行状态，目前仍必须依赖人的判断。国外正在开发各种各样的软件，能够与熟练操作员的判断非常接近，能够进行图象解析、模糊控制等。目前这些软件仅作为主软件的支持系统，可以相信，在不远的将来，综合运行状态的最优化控制是完全可能的。垃圾焚烧厂的典型工艺流程框图见图2-1-32-1-21.2.3.3焚烧工艺实例介绍嘉定固处中心和江桥焚烧厂工艺，即从垃广义上，垃圾焚烧系统包括整个垃圾焚烧厂（图圾的前处理到烟气处理等，但本章的焚烧系统仅指从垃圾吊车接到垃圾以后至二次燃烧室出口以及垃圾焚烧炉渣出渣机。因此，本章的焚烧系统含垃圾的接收、燃烧（干燥、燃烧、燃烬）、出渣，燃烧气体的完全燃烧以及为保证完全燃烧的助燃和空气供应（一次助燃空气和二次助燃空气）等工艺.从不同的角度，垃圾焚烧炉分类很多。另外，许多焚烧工艺体现在具体的焚烧设备上，所以结合设备篇阅读工艺篇更好。按焚烧室分类1）单室焚烧炉要求在一个燃烧室内完成：①供应空气；②热分解、表面燃烧；③完成垃圾的挥发成分、固定碳素、臭气成分、有害气体的完全燃烧等全部过程。图为单室焚烧炉示意图。当处理挥发性成分含量高，热分解速度快且在干燥过程中易产生臭气和有害气体的物质时，一般而言，单室焚烧炉常会产生不完全燃烧现象。因此，除了在用来处理少数工业垃圾以外，在生活垃圾处理领域应用极少。2-3-42）多室焚烧炉在一次燃烧过程中，不供应全部所需空气，而只供应能将固定碳素燃烧的空气，依靠燃烧气体的辐射、对流传热等将垃圾干馏，在二次或三次燃烧过程中将干馏气体、臭气、有害气体等完全燃烧的设备称为多室焚烧炉。一般而言，处理燃烧气体量较多的物质时多使用本类炉。在生活垃圾理领域，多采用多室焚烧炉。2-3-52、按炉型分类按炉型可把焚烧炉分为炉排炉、流化床炉和回转窑炉等类型。1）炉排型焚烧炉炉排型焚烧炉形式多样，其应用占全世界垃圾焚烧市场总量的80%以上，，如图2-3-6所示。该类炉型的最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适应范围广，绝大部分固体垃圾不需要任何预处理可直接进炉燃烧。尤其应用于大规模垃圾集中处理，可使垃圾焚烧发电（或供热）。但炉排需用高级耐热合金钢作材料，投资及维修费较高，而且机械炉排炉不适合含水率特别高的污泥，对于大件生活垃圾也