生活垃圾焚烧系统简介

生活垃圾焚烧系统简介1.1焚烧工艺系统介绍1.1.1焚烧工艺概述就不同时期、不同炉型以及不同的固体废弃物种类和处理要求而言，固体废物焚烧技术和工艺流程也大不相同，如间歇焚烧、连续焚烧、固定炉排焚烧、流化床焚烧、回转窑焚烧、机械炉排焚烧等，不同的焚烧技术和工艺流程有各自的不同特点。目前大型现代化生活垃圾焚烧技术的基本过程大体相同，如图1.1所示。现代化生活垃圾焚烧工艺流程主要包括：前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统及自动化控制系统组成。固体废物焚烧的前处理系统，主要包括固体废物运输、计量、登记、进场、卸料、混料、破碎、手选、磁选、筛分等；进料系统主要是向焚烧炉定量给料，同时将垃圾池中的垃圾与焚烧炉的高温火焰和高温烟气隔开、密闭，以防止焚烧炉火焰通过进料口向垃圾池垃圾反烧和高温烟气反窜；焚烧炉系统是整个工艺系统的核心，是固体废物进行蒸发、干燥、热分解和燃烧的场所。空气系统即为助燃系统，是焚烧炉非常重要的组成部分，它除了为固体废物的正常燃烧提供必需的助燃氧气外，还有冷却炉排、混合炉料和控制烟气气流等作用。烟气系统是固体废物焚烧炉系统的主要污染源，设置烟气系统的目的是去除烟气中的大量颗粒状污染物质和气态污染物质，使达到国家有关排放标准的要求，最终排入大气[6]。图1.1生活垃圾焚烧工艺流程图1.1.2焚烧炉炉型的分类焚烧炉按炉型可分为炉排炉、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。该炉型最大优势在于技术成熟，运行稳定、可靠，适用范围广，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。如图1.2为各种机械炉排示意图。(2)回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉是一种成熟的技术，如果待处理的垃圾中含有多种难燃烧的物质，或垃圾的水分变化范围较大，回转窑是唯一理想的选择。回转窑可处理的垃圾范围广，特别是在工业垃圾的焚烧领域应用广泛。图1.2机械炉排示意图(a)台阶式炉排；(b)台阶往复式炉排；(c)履带往复式炉排；(d)摇动式炉排；(e)逆动式炉排；(f)滚筒式炉排(3)流化床焚烧炉流化床焚烧炉可以对多种垃圾进行焚烧处理，它的最大优点是可以使垃圾完全燃烧，并对有害物质进行最彻底的破坏，一般排出炉外的未燃物均在1%左右，垃圾残渣最低，有利于环境保护，同时也适用于焚烧高水分的污泥类物质[7]。各焚烧炉的结构及作用效果如下表1.1所示：表1.1焚烧炉的结构及作用效果比较名称垃圾适应性炉排形式耗电量焚烧效果适用范围炉排式焚烧炉对垃圾成充分适应性较好类似链条锅炉，炉排做水平运动，对垃圾翻动性较差一般垃圾层内部温度较高，但尾气温度不高，有害气体处理不彻底，残余物为渣，不易出灰以利于余热利用，比较适合中小型城镇往复炉排式焚烧炉不能含有大量金属及建筑垃圾，对高分子垃圾适应性一般炉排往复运动，分顶热、燃烧、燃尽三阶段，对垃圾翻动性较好一般烟气温度高，对有害气体处理彻底，残余物不板结，便于出灰便于发电及余热利用，有发展前途流化床焚烧炉对垃圾大小及金属、建筑材料适应性不强，对垃圾含水量适应性较高垃圾在强大热气流作用下，在流化床上做沸腾运动，垃圾翻动性极好一般烟气温度高，有害气体处理彻底，残余物不结渣，便于出灰便于发电及余热利用、有发展前途立式窑焚烧炉对垃圾成分适用性一般类似立式水泥窑，垃圾靠重力作用向下运动和翻动一般垃圾层内部温度高，烟气温度不高，有害气体处理不彻底，残余物为渣，不利于出灰不利于余热利用，比较适合于中小城镇1.2流化床焚烧炉流化床燃烧系统主要由焚烧炉本体、高温燃烧室、启动燃烧室、余热锅炉、螺旋给料系统、振动排渣机、尾气处理装置、尾部排尘器和鼓、引风机等组成，其中焚烧炉本体由流化床密相焚烧区和稀相区构成，流化床密相区床层中有大量的惰性床料(如煤灰或砂子等)，其热容量很大，能够满足固体废物的蒸发、热解、燃烧所需大量热量的要求。由布风装置送到密相区的空气使床层处于良好流化状态，床层内传热工况十分优越，床内温度均匀稳定，维持在800℃～900℃，平均停留时间1.0～5.0s，过剩空气100%～150%，有利于有机物的分解和燃烧，焚烧后产生的烟气夹带着少量固体颗粒及未燃尽的有机物进入流化床稀相区，由二次风送入的高速空气流在炉膛中心形成旋转切圆，使扰动强烈，混合充分，未燃尽成分在此可继续进行燃烧，流化床焚烧系统结构如图1.3所示。流化床垃圾焚烧技术具有如下突出优势：(1)能够有效控制垃圾焚烧过程中有害气体的产生。由于垃圾焚烧温度在850～950℃之间时，NOx生成量非常低。当燃烧温度>1300℃时，NOx才会大量生成。采用循环流化床垃圾焚烧锅炉，其炉膛温度一般在850℃左右，因此可控制NOx的生成。图1.3流化床焚烧系统结构图(2)炉内加石灰石可有效脱硫。由于脱硫剂在炉膛中是在最佳的反应温度(850℃左右)下进行脱硫，且炉膛出口处布置有分离器及返料装置，从而提高脱硫剂在炉内的停留时间；当Ca/S比为1：2时，脱硫效率大于85%，可有效脱除垃圾燃烧过程中产生的HCl、HF、SO2等有害气体。(3)燃烧彻底。垃圾中有机物可100%烧掉，焚烧后垃圾可减量70%，减容90%以上，灰渣无臭味，可直接填埋。流化床焚烧生活垃圾锅炉对垃圾进料的要求应该满足以下5个条件：(1)垃圾进料装置工作稳定、可靠，并具有不小于120%的超负荷进料能力；(2)进料连续均匀，有较准确的调节比；(3)进料装置本身以及与锅炉连接处有较好的密封性,对厂区环境不会产生污染；(4)对进料垃圾的适应性好；(5)整个装置操作简单、维护方便，结构、系统、控制性能应与垃圾热电厂规范相适配[8]。流化床焚烧炉的技术特点:需要石英砂作为辅料，需要掺煤才能理想燃烧，在煤价较低或上网电价较高的情况下，掺煤越多焚烧厂的经济效益越好；可以混烧多种废物，但是进料越均匀越好，一般需要有前分选和破碎工序；焚烧炉内垃圾处于悬浮流化状态，为瞬时燃烧，飞灰量大，飞灰量是炉排炉的3～4倍；物料处于悬浮状态，烟气流速高，对焚烧炉的冲刷和磨损比较严重；流化床炉的检修相对较多，年运行时间相对较短，通常只有6000～8000小时；流化床炉起炉和停炉较为方便；减少金属酸性腐蚀，发电效率较高[9]。1.1.1鼓泡流化床焚烧炉鼓泡流化床布风系统采用风管和风帽结构，该结构的流化床焚烧炉在韩国和日本污泥处理领域有广泛的应用，具有以下优点：风管下的砂床蓄热量大，可减小污泥水分和热值的波动对燃烧的影响，使低热值的污泥燃烧更加稳定；结构简单、维修容易、磨损问题小、维修费用低；燃烧效率高；燃烧温度均匀；运行费用低；拨散器提高了污泥在床内分布的均匀性，给料和燃烧稳定；启动时间短。如图1.4为鼓泡流化床焚烧炉结构示意图。图1.4鼓泡流化床焚烧炉结构示意图1.1.2回旋流化床投入的垃圾被回旋运动的流动砂卷进砂中并燃烧。砂中的燃烧效率高，因此即使垃圾性质有大幅的变动，也可保持稳定的燃烧，如图1.5为回旋流化床结构图。流动砂回旋的效果使炉内不会产生局部高温、且温度均一，所以高热值的垃圾也不会产生结块。由于砂的强力回旋运动，粗大的垃圾也易破碎分散成细状而完全燃烧。由于砂的回旋运动，大的不燃物可以被砂移动至不燃物排出口而排出。回旋流化床的组成要素是：(1)流动空气的风量差；(2)左右空气量比中央部分多，倾斜式炉床；(3)炉床由中央向炉两端的不燃物排出口倾斜，回旋流效果；(4)从左右二侧部分向上吹起的砂被导流板阻挡回流到炉的中延部分。图1.5回旋流化床1.1.3异重流化床异重流化床能够稳定燃烧，并可以通过特殊的风分配及组织方式保证高效内循环燃烧和顺畅排渣，同时采取了较全面的防止二次污染的措施，负荷调节范围宽，燃料适应性好，特别适合城市生活垃圾组成随季节性变化大的特点，当城市垃圾的热值随季节及天气变化或影响而过低时或用户要求需较大的产汽量以供发电或供热应用时，可将城市垃圾与辅助燃料在同一焚烧炉内混烧。异重流化床特征在于它具有焚烧炉本体，焚烧炉本体上依次设有风室、布风装置、炉膛，在炉膛下端侧壁设有给煤口、垃圾给料口，其结构如图1.6所示。炉膛四周设有二次进风口，二次风口接二次风机，炉膛出口设有炉内分离器，水平烟道处设有过热器，锅炉尾部上方设有省煤器，下方设有空气预热器，冷却后的烟气经灰斗引出，炉膛上方设有汽包，风室依次与床下自动点火装置、油泵、油箱相接，空气由鼓风机提供，布风装置后部设有排渣口和冷渣分选及冷却装置、冷却风机，冷渣分选装置上方接床料回送管。异重流化床的主要特点是:(1)高比重惰性物料循环；(2)特殊布风结合定向风帽结构；(3)二次风旋涡分段燃烧；(4)垃圾渗滤液回喷炉膛焚烧。图1.6异重流化床1.1.4循环流化床能适应低位垃圾燃料组成，采用定向均匀布风，燃烧稳定，选用外置过热器，解决了HCl腐蚀问题，提高热能回收效率。由于焚烧炉炉内含有一定量的炉料，炉内气、固流体强烈混合，垃圾进入炉内即和炽热的石英砂迅速、充分混合，垃圾从加热、干燥到燃烧全过程完成迅速，焚烧炉蓄热量大，着火条件好，燃烧稳定性好。垃圾减量化程度最高，灰渣可综合利用。循环流化床焚烧炉具有以下的优点：(1)处理废弃物种类适应性强：循环流化床燃烧稳定,炉内温度场均匀。由于流化床密相区拥有大量的高温物料，床层的热容量大,能提供低热值、高水分的垃圾干燥、热解和燃烧所需的大量热量，所以适合焚烧各种发热值的废弃物，以煤为辅助燃料，可大幅度降低运行成本，符合国情；(2)焚烧效率高：由于炉内气体和固体，固体和固体之间的强烈混合，使废物与灼热的床料直接接触，增大了废弃物的热解率。同时，由于相互之间的不断碰撞，使未燃烧的部分不断暴露出来，进一步增加了废物的燃烧程度；(3)烟气排放性能好：由于循环流化床采用低温(850～950℃)、分级燃烧，限制了热力型氮氧化物的形成，在循环流化床中加入合适的吸附剂(如石灰石)，可以大大降低SO2和HCl的排放。在稀相区喷尿素或氨水可进行炉内脱氮，保证NOx、SO2和HCl的排放浓度符合环保要求；(4)循环流化床垃圾焚烧炉无炉排等转动部件，设备故障少，维修工作量少，设备投资低。缺点：循环流化床耗电量较高，飞灰量大，存在炉内耐火材料磨损问题。目前