两种城市生活垃圾焚烧方式的比较

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第 33 卷第 2 期 2002 年 2 月
锅 炉 技 术 BO IL ER TECHNOLO GY
文章编号 : CN31 - 1508 (2002) 02 - 0028 - 05
两种城市生活垃圾焚烧方式的比较
Vol. 33 ,No . 2 Feb. ,2002
陈亮 , 江爱朋 , 金余其 , 严建华 , 池涌 , 岑可法
参考文献 :
[ 1 ] 姚珉芳 、蔡世林. 城市生活垃圾焚烧处理技术及资源化利 用[J ] . 能源技术 ,2000 , (2)
[ 2 ] 范红途 、徐通明. 几种典型的垃圾焚烧炉的适应性分析 [J ] . 能源研究与利用 ,2000 , (3)
[ 3 ] 黄杨庭. 北海与龙岗垃圾电站锅炉的设计与运行特点[J ] . 工业锅炉 ,1999 , (3)
圾块较粗大 ,平均燃烧时间较
长。
3 垃圾处理量 单炉处理能力较小 ,不大于 25t/ h 。
较大 ,日处理量可达千 t 。
4 锅炉效率 较高 ,可达 80 %以上 。
较低 ,一般要 75 %左右 。
5
建造与运 行费用
建造费用约需要 575000 元/ t ,运行费用约需 124. 2 元/ t ,无需水处理设备 。
目前世界各国城市生活垃圾的处理方式主 要有 3 种 :填埋 、焚烧 、堆肥 。发达国家中德国 、 英国 、法国等焚烧垃圾占总量的 25 %~35 % , 而日本 、瑞士 、丹麦 、新加坡因国土小 ,焚烧占
70 %~80 % ,发展中国家仍以填埋 、堆放为主 。 实践证明 ,焚烧法能够最大限度的实现城市生 活垃圾的减量化 、无害化 、资源化 ,而且具有占 用土地资源最少的优点 。其缺点是 :建厂投资 高 ,设备比较复杂 ,为保证正常燃烧 ,在不需要 添加辅助燃料的情况下 , 要求垃圾低位热值 > 3350kJ / kg ,使一些城市使用受到限制 。但是 随着我国经济的发展及人民生活水平的提高 , 生活垃圾的热值越来越高 ,在上海 、珠海和深圳 已达 4000~6000kJ / kg ,表 1 列出了部分发达 国家或城市及深圳的垃圾发热值 ,这就为我国 采用垃圾焚烧资源化利用技术奠定基础 。深圳 特区 1987 年引进日处理垃圾 150t 的焚烧炉 , 在我国较为发达的城市已相继开始建设垃圾电 厂 ,表 2 是国内部分已建或在建的垃圾电厂的 城市及其电厂垃圾处理量 ,1998 年底我国首座 1000t 垃圾电厂在上海的御桥工业区开工 。
建造费用约需用 736000 元/ t , 运行费用约需 175. 72 元/ t ,需配 置污水处理设备 。
垃圾在沸腾过程中与空气及热媒体 (砂) 的接触面积 垃圾叠成层 ,导致与空气接
大 ,燃烧较快 。气流及砂层所造成的搅拌施力方向复杂 ,搅 触面积少 ,燃烧较慢。搅拌施力
6
燃烧 、搅拌 情况
图 5 循环流化床
图 7 倾斜布风流化床垃圾炉构造图
2 流化床焚烧与机械炉排焚烧之比较
流化床垃圾焚烧炉与机械炉排焚烧炉相比 较有许多的不同 ,两种焚烧方式比较见表 3 。
图 6 鼓泡式流化床
流化床焚烧炉的主要缺陷是 :城市生活垃 圾中含有瓦砾 、石块 、金属等不可燃物 ,这些物 体进入炉内会影响锅炉燃烧的稳定 ,发生结焦 , 当不可燃物的体积过大时还会造成排渣困难 ,
图 8 管式布风流化床垃圾炉
第 33 卷
锅 炉 技 术
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表 2 Korsta CFB 垃圾焚烧厂的酸性气体控制 数据( 1988 年)
试验日期 石灰石的数量 SO2 的排放量 HCL 的排放量
kg/ h
ppm dv
ppm dv
1988 - 02 - 23
0
55
285
1988 - 02 - 24
(浙江大学热能工程研究所 , 浙江 杭州 310027)
关键词 : 生活垃圾 ; 焚烧 ; 炉排 ; 流化床 摘 要 : 通过对两种不同的城市生活垃圾的焚烧方式在结构 、运行 、效率 、环境污染等方面的比较 ,总 结出其优缺点 ,并分析了未来城市生活垃圾焚烧的方向 。 中图分类号 : X799 文献标识码 : B
消耗电力较多 ,一般厂用电率为 18 %。由于砂的蓄热 , 起停时几乎不需要燃油助燃 ,燃料消耗少 。
消耗电量较少 ,厂用电率 15 % ,消耗燃料多 。
11 控制性 燃烧速度快 ,对控制的反应亦快 ,所以控制性良好 。
因炉内的垃圾保有量多 , 又控制燃烧条件的要素多 ,所 以控制台的反应性迟缓 ,控制 性不佳 。
上海浦东 1000
北京朝阳 1200
珠海 600
杭州 300
北海 150
惠州 500
收稿日期 :2001 - 05 - 16 作者简介 :陈亮 ,浙江大学热能工程研究所在读硕士生 ,主要从事城市发展的焚烧工作 (流化床焚烧) 。
第 3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 卷
锅 炉 技 术
29
1 垃圾焚烧设备简介
目前世界各地应用的各种型号的焚烧炉多 达近 200 种 ,但应用广泛 ,具有代表性的主要有 3 类 ,即 :炉排型焚烧炉 、流化床焚烧炉 、回转窑 焚烧炉 。因回转窑主要用于处理有毒垃圾及工 业垃圾 ,故本文主要介绍前 2 种 。 1. 1 机械炉排焚烧炉
3 结论
机械炉排炉开发较早 ,技术比较成熟 ,单炉 处理垃圾能力大 ,因此目前应用较为广泛 。流 化床焚烧炉开发较晚 ,但是它与机械炉相比具 有燃烧效率高 ,燃料适用性强 ,容易控制 ,对环 境污染小等优点 ,虽然还需要在扩大垃圾处理 容量 、简化垃圾预处理及改善排渣系统等方面 进一步完善 ,但随着国家对环保及垃圾处理要 求的不断提高 ,流化床技术必将成为未来一种 非常有竞争力的垃圾焚烧方式 。
图 2 阶梯往复式炉排 图 3 马丁逆摺动式炉排 图 4 阶段往复摇动炉排
图 1 机械炉排炉
机械炉排式焚烧的缺点是 : (1) 燃烧效率相对较低 ; (2) 有害气体的排放不易控制 。 1. 2 流化床焚烧炉 经多年的研究推广 ,流化床技术在燃用煤、积 淤物等均质燃料已被广泛采用 ,并趋于成熟。由 于流化床在燃烧效率、低污染等方面的优势 ,近些 年来 ,斯堪的那维亚地区及日本等已开始采用流 化床技术焚烧城市生活垃圾。其主要基本炉型 : 循环流化床 (图 5) 和气泡式流化床 (图 6) 。流化 床焚烧炉底部有布风板 ,内装载热媒体砂子 ,靠布
0 前言
随着经济的迅速发展和人口的不断向城市 集中 ,生活垃圾对环境影响越来越突出 ,已成为 当今世界各国城市所面临棘手问题之一 ,引起 各国政府的普遍关注和重视 。据统计 ,1998 年 我国 688 座城市实际产生垃圾 1. 4 亿 t ,城市生 活垃 圾 存 有 量 为 10 多 亿 t , 且 每 年 以 8 %~ 10 %的速度增长 。垃圾侵占的土地面积已超过 5 亿 m2 ,全国已有 200 多个城市被垃圾包围 , 城市人均垃圾量达 400kg/ a 。每年造成经济损 失达数 10 亿元 。估计 2000 年 ,我国城市生活 垃圾将达到 1. 5 亿 t 。
冷式”回收灰烬 ,耗水量大 。
可以实现低污染排放 。
炉内燃烧温度较高 ,且较
在炉内加入石灰石可以减少 SO2 及 HCL 的排入 。表 2 不均匀 ,产生有害气体的可能
瑞典的 Korsta 垃圾焚烧厂的 SO2 及 HCL 排放数据 。可以 性 高 。焚 化 残 渣 为 湿 状 的 。 通过控制燃烧的温度及过量空气系数来控制氮化物的排 (水分估计约 20~ 40) 。从湿
9
污染控制
放 。在燃烧过程中注入氨也可以达到控制 NOX 的目的 。文
献[7 ] 表明采用以上两种方式控制 NOX 可以满足严格的排 放标准 。
减少 HCL 、H2S 等气体的生成并抑制这些对腐蚀性气体对
的残 渣 中 回 收 的 铁 分 毫 无 价
值 ,焚 化 灰 里 仍 含 有 未 燃 物 , 会产生臭味 。减量效果差 ,燃 烧后一般为原来的 5 %。
该炉型是当前各国采用比较多的炉型 ,也是 开发最早的炉型。它采用活动式炉排 ,可使焚烧 操作连续化、自动化 ,是目前在处理城市垃圾中 使用最为广泛的焚烧炉。其典型结构如图 1 。 它的核心部分是炉排。它的炉排形式主要有 :逆 摺移动式 、链条式 、逆动翻转式 、马丁反推式 、阶 段往复摇动式 、DBA 滚筒机械 、阶梯往复式 、底 特律型等 。图 2~图 4 列出了几种常见的炉排 形式 。炉排的布置 、尺寸 、形状随着垃圾水分 、热 值的差异以及制造厂的不同而不同 。炉排有水 平布置 ,也有呈倾斜面 15°~26°布置 ,炉排设计 分为预热、燃烧、燃尽段 ,段与段之间有垂直落差 1m 左右 ,也可没有落差 。但炉排片通常由固定 和运动炉排相间布置 。炉排片用铬钢浇铸精加 工制成。炉排下部为宫式冷风槽道 ,一次风通过 炉排片间隙时冷却炉排片 ,并从炉排片前端以及 侧面进入炉排片上部 ,一次风同时还可以起到吹 扫炉排间隙中的垃圾及灰渣作用 。移动炉排与 固定相对移动距离为 155~200mm。
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陈亮 ,等 :两种城市生活垃圾焚烧方式的比较
第2期
风板下方进的气流产生流化状态 。经过分类 、破 碎预处理的垃圾经由供料机 、供料器从焚烧炉的 上部或中部定量的投入炉内 。炉膛内灼热沸腾料 层使进入炉内的垃圾得到充分的燃烧 。其中的不 燃物由炉底的螺旋输送机不断输出 ,分离后床料 仍被送回炉内 ,不燃物经磁选机回收其中的铁后 被送往不燃物存放场 。烟气经由余热锅炉和气体 冷却室被冷却后进入气体反应塔 ,除去有害气体 , 再以除尘器除去粉尘后 ,排入大气。
受热面的腐蚀 ,通过温度的调整可以减少二恶英的排放。炉下
排出的是完全燃烧的灰烬 ,而且干燥不含水分。铁分可以回
收。焚化灰里无未燃有机物 ,不产生臭味。减量效果好 ,燃烧
后一般为原来的 1 %。
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陈亮 ,等 :两种城市生活垃圾焚烧方式的比较
第2期

炉型
号 比较项目
流化床锅炉
机械炉排锅炉
10
电力 、燃料
国家或城市 热值 (kJ / kg)
美国 11669~13976
表 1 部分国家或城市的垃圾的发热值
英国
日本
香港
12142~13976 11723~12560 100480
巴黎 7752
慕尼黑 7752
深圳 5066
表 2 国内部分正在兴建或已建成垃圾电厂的城市
城市 处理垃圾量 (t/ d)
深圳 600
炉床容易受到污泥 、塑胶
的影响 ,含水量较高的垃圾不 容易完全燃烧 。
无储热媒体 ,且炉体面积
8
能量储存 与损耗
有储热媒体 ,炉体面积小 ,加之耐火材料散热慢 ,故储 大 ,炉 床 散 热 快 , 故 储 热 能 力 热能力大 ,耗油量小 。以“气冷方式”回收灰烬 ,耗水量少 。 差 ,热损大 、耗油量大 。以“水
拌效果好 ,加上炉床面积小 ,致使炉内分布均匀 ,燃烧负荷 方向单纯 ,搅拌效果差。炉床面
能力较大 。
积大 ,且搅拌效果差 ,导致炉内
温度不均匀。燃烧速率慢 ,导致
燃烧负荷能力较小 。
7
垃圾品质 的影响
流化床焚烧炉由于床料带动垃圾上下翻动扰动非常强烈 , 使垃圾能够迅速着火 。所以受垃圾的成分影响很小 。
以至造成停炉停机的后果 。为解决垃圾中混有 不可燃物的问题 ,需要加一套比较复杂的炉前 预处理设备包括筛分 、破碎等设备 ,图 9 是比较 典型的垃圾预处理流程 。为解决排渣问题 ,目 前各国在开发新的布风方式来解决 ,使大的渣 块能够顺利的排出 。图 7 、图 8 是两种典型布 风方式的垃圾焚烧炉 。
对粒度要求较高 ,需要炉前垃圾预处理系统图 9 。
对粒度要求较低 ,除巨大 垃圾外 ,不需分类破碎 。
未 经 破 碎 的 垃 圾 直 接 进
2
燃烧方式
以 600~700 ℃的热媒体 (砂) ,将破碎的垃圾同时干燥 、 入炉内 ,先干燥而后燃烧 。垃
燃烧 。垃圾块较小 ,平均燃烧所需时间短 。
0
53
324
1988 - 02 - 24 500
<3
19
1988 - 03 - 02 500
<3
13
1988 - 03 - 02 500
<3
14
1988 - 05 - 19 500
<3
10
图 9 垃圾预处理流程图
表 3 两种垃圾焚烧方式的综合比较

炉型
号 比较项目
流化床锅炉
机械炉排锅炉
1
对垃圾粒 度要求
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