简述现代垃圾焚烧技术37618.pdf
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1、-.z 第 1 章 绪论 第 1.1 节 燃烧技术的开展历史 垃圾燃烧技术作为一种以燃烧为手段的垃圾处理方法,其应用可以追溯至人类文明的早期,如刀耕火种时期的烧荒即可视为燃烧应用的一例。但燃烧作为一种处理生活垃圾的专用技术,其开展历史与其他垃圾处理方法相比要短很多,大致经历了三个阶段。111 萌芽阶段 萌芽阶段是从 19 世纪 80 年代开场到 20 世纪初期。1874 年和 1885 年,英国诺丁汉和美国纽约先后建造了处理生活垃圾的燃烧炉,代表了生活垃圾燃烧技术的兴起。1896 年和 1898 年,德国汉堡和法国巴黎先后建立了世界上最早的生活垃圾燃烧厂,开场了生活垃圾燃烧技术的工程应用。但是
2、由于这一阶段的技术原始和垃圾中可燃物的比例较低,在垃圾燃烧过程中产生的浓烟和臭味,对环境的二次污染相当严重,因此这种方法曾一度为人们所抛弃。112 开展阶段 从 20 世纪初到 60 年代末的约半个世纪,是垃圾燃烧技术的开展阶段。一次世界大战后,兴旺国家的经济得到了较大开展,城市居民生活水平的提高和生活垃圾成分的变化,给垃圾燃烧创造了条件,因此垃圾燃烧技术又逐渐开展起来。这期间,欧洲、北美及日本都陆续建起了一些生活垃圾燃烧厂,其工艺与设施水平也在随着燃煤技术的开展而从固定炉排到机械炉排,从自然通风到机械供风而逐步得到开展。二次世界大战以后,兴旺国家的经济得到更大开展,城市居民的生活水平进一步提
3、高,垃圾中的可燃物和易燃物也随之迅速上升,促进了垃圾燃烧技术的应用。特别是在 20 世纪 60 年代的电子工业变革后,各种先进技术在垃圾燃烧炉上得到了应用,使垃圾燃烧炉得到了进一步完善。但总体来说,由于当时城市生活垃圾中的可燃物仍然少学士毕业设计论文 2 于非可燃物,产生量与消耗空间的矛盾尚不突出,对垃圾燃烧伴随的环境问题的认识仍浅薄等因素,直到 20 世纪 70 年代以前,生活垃圾燃烧技术的开展并不十分理想。113 成熟阶段 从 20 世纪 70 年代初到 90 年代中期的 20 多年间,是生活垃圾燃烧技术的成熟阶段,也是生活垃圾燃烧技术开展最快的时期。这时期几乎所有的兴旺国家、中等兴旺国家
4、都建立了不同规模、不同数量的垃圾燃烧发电厂,开展中国家建立的垃圾燃烧发电厂的也不在少数,垃圾燃烧技术的开展方兴未艾。表 1-1 所示的数据可以对生活垃圾燃烧技术的当代开展史作一代表性的注解。综合分析兴旺国家生活垃圾燃烧技术在近二十年间迅速开展的原因,除了经济、技术、观念等因素外,还有一些其他方面的影响,比方:随着城市建立的开展和城市规模的扩大,城市人口数量骤增,生活垃圾产量也快速递增,使原有的垃圾填埋场日益饱和或已经饱和,而新的垃圾填埋场地又难于寻找,采取垃圾燃烧方法,可使生活垃圾减容85%以上,最大限度地延长现有垃圾填埋场的使用寿命。此外,随着人们生活水平的提高,生活垃圾中可燃物、易燃物的含
5、量大幅度增长,提高了生活垃圾的热值,为应用和开展生活垃圾燃烧技术提供了先决条件。表 1-1 德国垃圾燃烧炉开展概况表 年代 运行 炉数 处理容量/万吨/年 效劳人口/万人 占总人口 百分比/%平均处理 容量/t/d 1965 7 72 245 4.1 310 1970 24 283 859 14.4 360 1975 33 458 1359 22.0 430 1980 42 634 1773 28.9 460 1985 46 800 2120 34.4 500 1990 49 900 1995 56 1080 第 12 节 国外燃烧技术的应用现状 121 国外应用现状-.z 目前,全球每年要产
6、生数亿吨的生活垃圾。世界各国处理垃圾方式多种多样,但建大型填埋场进展填埋,仍为主流。以垃圾场为依托,收集和利用可燃气体,使其转化为电能既可保护生态环境,又开发出了新能源,所以已引起广泛关注。垃圾燃烧是一种技术高度复杂,本钱相对昂贵的生活垃圾处理技术。因此,无论是其开展源流与应用现状,目前均以欧美、日本等兴旺国家最具代表性。目前,机械炉排燃烧炉是兴旺国家大型生活垃圾燃烧炉的主流设备,但垃圾流化床燃烧炉等也具有较好的潜在应用特性。自 20 世纪 70 年代以来,垃圾燃烧技术在兴旺国家得到了较快的开展。日本的垃圾燃烧比例在上世纪 90 年代中期已达 75%,现有大小垃圾燃烧厂接近 1900 座。瑞士
7、、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国燃烧的比例也都已接近或超过填埋。可见,垃圾燃烧技术正逐步为越来越多的国家所采用。122 国应用现状 中国每年约要产生上亿吨的生活垃圾,垃圾已给生态环境造成了严重威胁,如何采取有效措施,进展垃圾无害化、资源化处理,是我们所面临的重要问题之一。生活垃圾,主要组成局部是有机物,有机物通过集中填埋,会自然发酵降解。一个庞大的垃圾填埋场,在其不断的生物转化过程中,产生大量的可燃气体,其中包括甲烷、二氧化碳及少量的氮、氧等。其中甲烷、二氧化碳等成分含量增加,是造成温室效应的重要原因之一,而且它们还破坏臭氧层,直接威胁着人类的安康和生存。20 世纪 80 年代,
8、我国城市生活垃圾燃烧处理技术的研究和应用起步。八五期间被列为国家科技攻关工程,其代表作就是 1988 年在建成的市政环卫综合处理厂。作为我国第一座垃圾燃烧电厂,正是它揭开了我用燃烧技术处理城市生活垃圾的序幕。至今,我国在、等城市已建成近 30 座垃圾燃烧发电厂。学士毕业设计论文 4 作为一个兴利除弊的良性产业,垃圾发电很快得到了来自国家产业政策的强大拉动。1996 年,国家经贸委等联合下发文件,把垃圾燃烧发电列入了资源综合利用目录。1998 年,垃圾发电首次被明确为一种新能源(国家计委关于新能源建立工程审批通知)。2002 年,一个对我国环卫事业改革开展具有重要意义的生活垃圾收费制度确立,也为
9、推进垃圾处理的产业化、市场化奠定了根底。其标志就是由国家计委、财政部、建立部、国家环保总局联合发出的关于实行城市生活垃圾处理收费制度、促进垃圾处理产业化的通知。同兴旺国家相比,我国的垃圾燃烧发电技术还只是刚刚起步,目前还远远不能满足日益增长的需要。但是,巨大的市场潜力正在吸引着越来越多的企业来投资垃圾燃烧技术设备的研制,一个新兴的环保产业正逐步形成。如果能尽快开发出适合国情的垃圾燃烧技术,应该能在我国得以较大的推广。第 13 节 概况 131 垃圾燃烧电厂工艺流程 典型的城市生活垃圾燃烧系统的工艺流程可描述为:垃圾经前处理后与助燃空气系统所提供的一次、二次风在垃圾燃烧炉中混合燃烧;燃烧所产生的
10、热能被余热锅炉加以利用,采用汽机发电;经过降温后的烟气在净化后,经烟囱排入大气;垃圾燃烧产生的滤渣经处理后,送往填埋场或作为其他用途,烟气处理系统所收集的飞灰也做专门处理;各系统产生的废水送往废水处理系统;-.z 现代化的垃圾燃烧厂的整个处理过程都可由自动控制系统加以控制。132 能垃圾发电厂系统简述 以下局部都将以市能垃圾发电为例,介绍现代生活垃圾燃烧的主要工艺流程。图 1-1 全厂工艺流程图 1、卸车平台 2、垃圾仓 3、抓斗控制室 4、垃圾吊 5、进料斗 6、给料炉排 7、一次风 8、燃烧炉排 9、二次风 10、余热锅炉 11、半干式反响塔 12、石灰浆制备 13、活性炭喷射吸附 14、
11、布袋除尘器 15、引风机 16、烟囱 17、汽轮机 18、发电机 19、除渣机 20、渣仓 21、渗滤液收集间 22、灰仓 23、刮板输送机 24、灰仓 本厂规模为日燃烧垃圾 1000t/d,有 3 条日处理能力为 350t/d 的垃圾燃烧线以及两台额定功率为 9MW最大功率为 12MW的中压凝汽式汽轮发电机组。采用半干法烟气净化处理方式,加活性炭吸附及布袋除尘器,执行技术和设备出口国的垃圾燃烧厂烟气排放标准1992 年欧盟标准,其中二噁英执行欧盟标准。第 2 章 垃圾燃烧 第 21 节 主要机组型号、参数 能垃圾燃烧发电厂设置 3 条 350t/d 的垃圾燃烧炉处理线,日处理城市生活垃圾10
12、00t,年处理生活垃圾 33.3 万 t。垃圾燃烧系统配置 3 台 350t/d 垃圾燃烧炉排炉,3 台中压、单锅筒自然循环水管锅炉。燃烧炉采用 Seghers-Keppel公司技术生产的多级垃圾燃烧炉,其关键部件由Seghers-Keppel 公司供货,其余局部设备由国加工制造。其主要技术指标见表 2-1。余热锅炉由 Seghers-Keppel 公司设计,国锅炉厂加工制造。其主要技术指标见表2-2。表 2-1 燃 烧 炉 主 要 技 术 指 标 序 号 项 目 参 数 学士毕业设计论文 6 序 号 项 目 参 数 1 数量 3 2 燃烧炉炉排型式 多级炉排炉 3 每台燃烧炉最续处理垃圾量M
13、CR 14.6t/d 4 每台燃烧炉最大处理垃圾量110%MCR 16.06t/d 5 燃烧炉设计热容量 23.77MW 6 进炉垃圾低位发热量设计热值 5860kJ/kg 7 进炉垃圾低位发热量变化围 41007500kJ/kg 8 燃烧炉年累计运行时间 8000h 9 烟气在850的条件下停留时间 2s 10 燃烧残渣热灼减率 2s 4600kJ/kg 27 燃烧炉效率MCR 96.9%表 2-2 余 热 锅 炉 主 要 技 术 指 标 序 号 项 目 参 数 1 数量 3 2 余热锅炉型式 中压、单锅筒自然循环立式锅炉 3 每台锅炉额定蒸发量MCR 26.7t/d 4 蒸汽压力 4.0M
14、Pa-.z 5 蒸汽温度 400 6 汽包工作压力 4.3MPa 7 汽包工作温度 256 8 燃烧炉年累计运行时间 8000 小时 9 给水温度 130 10 锅炉出口烟气量MCR 57649m3/h 11 烟气温度 216 12 锅炉排污率 2%13 锅炉效率MCR 81.6%第 22 节 垃圾仓及卸车平台 221 卸车平台 垃圾卸车平台采用高位、封闭布置,城市垃圾由专用垃圾车运入本厂,经汽车衡自动秤重地磅房具有称重、计量、传输、打印和数据处理等功能后通过高架车道进入长 76m,宽 33m,标高 9.00m 的卸车平台。卸车平台在宽度方向有 0.2%坡度,坡向垃圾仓侧,垃圾运输车洒落的渗滤
15、液,流至垃圾仓门前的地漏,聚集到管道中,导入渗滤液收集池。卸车平台设 10 个对开式卸料门,以保证每天 1000t 垃圾,约 70100 辆载重15t 的垃圾压缩运输车垃圾车的快速、便捷进厂卸车。在卸车平台和垃圾抓斗控制室有红绿灯指示门开关状态。为使垃圾车司机能准确无误地把车对准垃圾卸料门,将垃圾卸入垃圾池而不使车翻入垃圾仓,在每个门前有白色斑马线标志,靠门处设车挡。222 垃圾仓及上料系统 垃圾仓是一个密闭、且具有防渗防腐处于负压状态的钢筋混凝土构造大坑,紧挨燃烧间布置,仓长 60m、净宽约 17m、深 14m地上 9m、地下 5m,屋架下缘标高30.6m。其容积为 14000m3,按 3
16、台燃烧炉处理垃圾量计,可贮存约 57 天垃圾处理量。学士毕业设计论文 8 垃圾在垃圾仓堆放发酵,使垃圾渗滤液顺利导出及保证设备事故或检修时能正常接收垃圾。垃圾仓上方侧墙设有燃烧炉一次风机吸风口,使垃圾仓呈负压状态,防止臭味和甲烷气体的积聚,抽取池中臭气作燃烧炉助燃空气。此外,在垃圾仓顶加设抽风系统,保证燃烧炉停炉期间垃圾储存坑的臭气不向外扩散,在燃烧主厂房设置除臭装置,从垃圾仓顶抽出的臭气在经过除臭装置净化、脱臭后排出,以防止臭气污染环境。为了防止蚊蝇和细菌的孽生,设置药液喷洒装置,该装置由药液贮存箱和喷洒泵及胶管组成,根据季节变化定期向垃圾池喷洒药液,进展杀菌消毒。垃圾仓顶设两台起重量 12
17、.5t,抓斗容积为 8m3的桔瓣式垃圾抓斗吊车,供燃烧炉加料及对垃圾进展混合、倒堆、搬运、搅拌等,确保入炉垃圾组分的均匀及稳定燃烧。垃圾抓斗吊车轨顶标高 30.5m,起重机跨度 25.5m。在侧墙标高 23.9m 处设垃圾抓斗控制室。操作人员在这里对抓斗吊车的运行进展控制。在垃圾仓靠近燃烧间侧,标高 22.9m 设燃烧炉加料平台,布置有三个加料斗。在垃圾仓长度方向两端,标高 22.9m 处各设有一个垃圾抓斗检修孔。在抓斗需要检修时可通过一侧检修孔将抓斗下放至0.00 地面,通过另一侧可放至 9.00m 平面,再转送至检修场地检修。垃圾抓斗吊车配有称重装置,可将垃圾装入量传送给抓斗控制室进展记录
18、。每次读数包括垃圾净重、进料位置和时间,每个进料斗配有各自的记数器,自动分系统计量。垃圾抓斗吊具有计量、预报警、超载保护及防摆、防倾、自定位、防撞等功能。吊车控制室能够记录并显示统计记录投料的各种参数。抓斗吊车运行由抓斗吊控制室操作人员遥控操作。吊车配备手动控制、半自动控制和全自动控制三种操作控制模式。第 23 节 燃烧系统 图 2-1 燃烧系统-.z 231 进料斗及给料溜槽 进料斗位于垃圾仓靠近燃烧间侧标高 22.9m 处,开口尺寸 5.4m7.5m。垃圾在进入进料斗后通过能使垃圾顺畅滑动的倾斜溜槽进入给料炉排。进料斗的下方设有液压传动的开/关挡板,挡板在燃烧炉启/停、维修时使用,同时可作
19、为解除垃圾搭桥的装置。挡板可以在集中控制室进展操作。为了监视进料斗中垃圾的料位情况及预防垃圾搭桥发生,在每个进展料斗的上方安装一个摄像头,以利于垃圾吊车操作人员进展监控。此外,料斗上装有喷淋灭火装置。溜槽通过膨胀节与进料斗相连,有利于溜槽与给料炉排衔接处的密封。为了保证垃圾能靠自重顺利下落,并能维持炉膛的负压溜槽有一定倾斜的高度。此外,为防止溜槽堵塞,从进口到出口的尺寸逐渐增大。溜槽采用双层构造,在外侧设有水套冷却水,在溜槽着火时限制溜槽温度的升高。232 炉排系统 垃圾从给料溜槽进入给料炉排,炉排上覆盖着耐火材料。给料炉排是一个容量配料机,它将垃圾从溜槽推进燃烧炉排。助燃空气不从给料炉排进,
20、这是为了将燃烧带和垃圾供给通道分开这样可以防止给料溜槽燃烧起来 通常情况下,给料炉排配量运动由自动控制程序控制 垃圾在燃烧炉排上进展燃烧。其主要功能有:搬运燃烧的垃圾;传送或者转移燃烧的垃圾;分布一次助燃风;如有需要,进展拨火。在自动控制情况下,给料炉排、滑动炉排和燃烧炉的拨火动作都由 SIGMA 程序控制,在燃烧炉排的末端,燃烧产生的灰渣会被推进除渣机里。学士毕业设计论文 10 图 2-2 炉排系统图 2321 给料炉排 一、组成 给料炉排位于溜槽的底部,给料炉排总宽度为 5400mm,保证定量、均匀地将垃圾送到燃烧炉排上。每台给料炉排装有三个液压推料机,将垃圾通过给料炉排推入燃烧炉中。推料
21、机为液压驱动,液压缸由液压站提供动力。给料炉排由 3 个移动框架构成,在给料平台上水平滑动。用液压汽缸进展驱动,液压缸安装在完全封闭的防尘罩。如果有必要,每一个移动框架可以相互独立。然而,在正常条件下,两台汽缸一起运转。给料炉排向前运动的速度给料炉排向后运动保持一固定速率以及前伸的长度决定垃圾的供给量。二、控制 给料炉排给料速度可以采用以下方式进展控制:2 1 3 4-.z 向前运动:在中心控制系统,通过速度控制阀来控制 向后运动:就地控制,通过就地流量控制液压阀。自动操作中,向前运动的速度由 SIGMA 进展控制 注意:当锅炉出口烟气中氧气含量过低,SIGMA 控制系统也可以停顿给料炉排的工
22、作。速度也可以直接通过改变控制阀命令值来进展控制。前伸长度参数可以调节,给料炉排用一位置控制线路进展控制,其工作程序如下:开场按照给定速度运行,位置定值通过一段时间速度整合来计算。每一个移动框架的实际位置要不断进展测量用一只控制器来操纵控制阀,使移动框架实际位置与设定值一致。三、运转情况 正常运转时,给料炉排的运转情况如下:每一次反复动作开场时,快速向前运动,直到一个固定位置压缩。慢慢持续向前运动,到达规定的常规伸出长度,这时,燃烧炉垃圾给料必须持续进展,不得连续。给料炉排迅速收回。完成每一次反复动作向前和向后运动后有一段延迟时间;正常情况下,延迟时间几乎没有,只有在速度控制设备或者液压速度控
23、制阀无常工作时才使用。四、特殊操作 压缩冲程 在给料冲程的第一局部,垃圾在给料平台上进展挤压,而不是传送。为了限制挤压时间,才执行一个压缩冲程。在这个压缩冲程期间,给料平台运动速度设定为最大值,不考虑位置控制器的输出。当其中一个移动框架到达压缩冲程长度的尾端,位置控制器学士毕业设计论文 12 又开场对速度进展控制了。清炉 如果燃烧炉关闭,给料平台必须全部清空。这时,操作人员需按清空按钮。在清空模式期间,给料炉排行程设为最大。只有在燃烧炉温度足够低,为了防止给料炉排因热膨胀被堵住时,才这样做。2322 燃烧炉排 一、组成 燃烧炉排由 5 个标准炉排组,以及六个液压缸组成。每一个标准炉排组都由 6
24、 行不同型号的炉排组成,在燃烧过程中起着不同的作用。这些不同炉排为:2 行翻转炉排:用来拨火形成上下移动,确保垃圾层翻转移动;2 行滑动炉排:用来传送垃圾,确保垃圾燃烧层在水平方向向前运动;2 行固定炉排:不能移动。每个标准炉排组的运动是独立的,在必要时可以完全停顿运行。燃烧炉炉排分别为枯燥、加热、分解、燃烧、燃烬区,为了保证垃圾完全燃烬,最后 1 段适当加长。二、控制 翻转炉排和滑动炉排的别离使操作人员可以控制炉排上的燃烧程序。而且,可以为每个部件的这些动作单独编程。炉排不同部件的机械驱动也如此。滑动炉排安装在一个可移动的框架上,通过液压活塞和连接杆来驱动。翻转炉排安装在一个轴杆上,直接使用
25、杠杆进展旋转。杠杆也由液压汽缸驱动。对于一个标准炉排组,两行滑动炉排片都安装在同一个移动框架上,因此,也由同-.z 一液压汽缸驱动。翻转炉排有自己的液压汽缸。使用电磁阀对滑动炉排的前后运动和翻转炉排的上下运动进展控制。如果该阀发出指令,一行炉排就会向前或向后运动。一旦部件全部完成其行程,指令就会消除。行程的最后动作由限位开关进展测试。指令撤消后,电磁阀处于收回位置,滑动炉排和翻转炉排将回到静止的位置上。静止位置也由限位开关检测。对于同一炉排组,两行翻转炉排由同一个电磁阀控制,因而也同时操作。在自动操作模式下,不同部件滑动炉排和翻转炉排的运转由程序控制系统进展控制同一部件滑动炉排和翻转炉排不可能
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