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生活垃圾焚燒處理的余熱利用綜述

文檔作者：盧正良1 劉陽(yáng)z 李娟z 文檔來(lái)源： 1湖南省城鄉(xiāng)生活垃圾處理處置工程技術(shù)研究中心 2湖南現(xiàn)代威保特環(huán)?？萍加邢薰?/div>		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月05日
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生結(jié)垃圾炎橈處理的氽熱引用緣跡
盧正良1劉陽(yáng)z李娟z
(1湖南省城鄉(xiāng)生活垃圾處理處置工程技術(shù)研究中心
2湖南現(xiàn)代威保特環(huán)?？萍加邢薰竞祥L(zhǎng)沙410005)
摘要為處置和利用好生活垃圾，目前比較普遍的處理方式是焚燒處理。將潛藏在垃圾內(nèi)的能量釋放出來(lái)，為生產(chǎn)、生活
提供能源。闡述3套生活垃圾焚燒處理的余熱利用工藝，為生活垃圾焚燒項(xiàng)目的技術(shù)方向選擇能起到一定參考作用。
關(guān)鍵詞生活垃圾能源余熱利用
中圖分類號(hào)：×705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2012)04—101—02
目前生活垃圾處理主要有填埋、堆肥和焚燒三種較成熟
的方法。焚燒法處理垃圾能徹底殺菌、消毒?？赏掌渲械臒?
能，是實(shí)現(xiàn)減量化最快捷有效的方法．逐漸成為國(guó)內(nèi)外處理
垃圾的主要方式。生活垃圾在焚燒工藝之前，通常先進(jìn)行預(yù)
處理．將大件垃圾或可回收的垃圾體分選出來(lái)．剩余垃圾體
大部分為可燃物再進(jìn)行焚燒。焚燒生活垃圾．一般認(rèn)為．垃圾
的低位發(fā)熱值大于4180kJ／lc異時(shí)，燃燒效果較好；當(dāng)垃圾的低
位發(fā)熱值低于該值時(shí)。需摻煤、油、天然氣或其它輔助燃料助
燃。垃圾焚燒設(shè)備發(fā)展先后經(jīng)歷了爐排焚燒爐、循環(huán)流化床
焚燒爐、生活垃圾氣化爐。
本文根據(jù)不同的生活垃圾焚燒T藝采用不同的余熱利
用方式。主要特點(diǎn)：(1)利用垃圾焚燒處理廠的廢熱資源．采
用多效蒸發(fā)(MED)工藝，進(jìn)行垃圾滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理．改
變使用傳統(tǒng)的滲濾液“生化+膜”處理工藝，降低運(yùn)營(yíng)成本、增
強(qiáng)設(shè)備的可靠運(yùn)行性；(2)提高整套工藝的熱能利用效率．提
升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
l爐排焚燒爐處理生活垃圾余熱利用工藝
生活垃圾爐排焚燒爐要求不摻燒輔助燃料．因此對(duì)人爐
垃圾的熱值有較高的要求。生活垃圾爐排焚燒爐通?；以?
減率≤3％，t垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英在8．180“一一，I'EQ范
圍。我國(guó)大部分的生活垃圾含水率接近或超過(guò)50％．且低位
發(fā)熱值一般在2000一3000Id，l【g．無(wú)法直接進(jìn)行燃燒。必須對(duì)
其進(jìn)行預(yù)處理以提高入爐垃圾的熱值。提高熱值的預(yù)處理工
藝一般選擇“干燥+篩分”。如果對(duì)垃圾體進(jìn)行烘干處理．就
徭要消耗熱能來(lái)降低其含水率．我們可以利朋垃圾焚燒釋放
的余熱來(lái)用于此T藝，通常J}}j蒸汽或煙氣來(lái)加熱垃圾體．使人
爐前其含水率降低到30％。加熱垃圾的過(guò)程中．垃圾體中的水
分蒸發(fā)出來(lái)變成蒸汽，這蝗蒸汽可作為垃圾滲濾液處理的蒸
發(fā)、濃縮T藝熱源使用。焚燒爐尾部煙氣與冷空氣在空氣預(yù)熱
器中換熱形成高溫空氣進(jìn)入爐排焚燒爐。使垃圾提前燃燒．延
長(zhǎng)焚燒爐內(nèi)燃燒時(shí)間．也提高了焚燒爐內(nèi)的燃燒溫度。
換熱過(guò)程：焚燒爐尾部煙氣的熱量傳遞給蒸汽加熱器內(nèi)
的蒸汽。形成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽與垃圾體直接接觸換熱．同
時(shí)將垃圾體內(nèi)的水
蒸發(fā)出來(lái)．垃圾體蒸
發(fā)出來(lái)的蒸汽和滲
濾液中蒸發(fā)出來(lái)的
蒸汽混合在一起將
熱量傳遞給垃圾滲
濾液．多余蒸汽將熱
量傳遞給冷卻系統(tǒng)．
釋放其汽化潛熱．最
終凝結(jié)成水而排出．
滲濾液受熱變成蒸
汽。
以湖南某縣生
活垃圾無(wú)害化處理
項(xiàng)目為例．按上述工
l一垃圾烘干器2一蒸汽發(fā)生器3一滲濾液
池4一蒸汽加熱器或余熱鍋爐5一空氣預(yù)
熱器6一給永預(yù)熱器7一生活垃圾爐排焚
燒爐
圈l 生活垃圾爐排焚燒妒余熱
利用工藝漉程圈
藝進(jìn)行余熱利用。處理生活垃圾規(guī)模300刪。經(jīng)預(yù)處理工藝
的生活垃圾干燥一篩分一塑料風(fēng)選后．入垃圾爐排焚燒爐的
可燃物量約100W。原生垃圾含水率為48％，在垃圾堆放料
坑可濾去5％的水分．進(jìn)入垃圾烘干器的垃圾含水率約為
43％。垃圾在烘干器內(nèi)脫水約13％．可形成12l℃左右的過(guò)熱
蒸汽約2113kg，h，垃圾體內(nèi)水分汽化所需熱量約5．6×10q，
h。通過(guò)冷卻系統(tǒng)和滲濾液多效蒸發(fā)系統(tǒng)吸熱．垃圾體內(nèi)水分
形成的蒸汽又被冷凝下來(lái)．釋放出氣化潛熱。滲濾液的處理
規(guī)模1501．／d，采用多效蒸發(fā)(MED)的節(jié)能T藝蒸發(fā)、濃縮垃
圾滲濾液．多效蒸發(fā)系統(tǒng)所需熱量約1．1×106Id，h，需要常壓
下12l℃的過(guò)熱蒸汽量約440k?。鶕?jù)上述數(shù)據(jù)不難看出，
依靠垃圾體內(nèi)蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽作為補(bǔ)充熱源．完全有能力滿
足滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理T藝對(duì)熱量的需求。
2 生活垃圾直接焚燒發(fā)電余熱利用工藝
生活垃圾焚燒發(fā)電的工藝被越來(lái)越多的垃圾處理項(xiàng)目
應(yīng)用。生活垃圾經(jīng)過(guò)預(yù)處理．分揀出大件垃圾和呵fiil收利用
的垃圾體后．選用生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐作為焚燒設(shè)備，
其殘?jiān)鼰嶙茰p率為O．52％．O．79％．噸垃圾二惡英的產(chǎn)生量在
基金項(xiàng)目：2011年湖南省環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)資金項(xiàng)目
作者簡(jiǎn)介：盧正良(1982一)．男。湖南桃江人，熱能工租師．大學(xué)本科．從事熱力系兢工藝廈設(shè)備的研覽、設(shè)計(jì)工作。
萬(wàn)方數(shù)據(jù) 2012．No．4
1．69—2．33ugI—rI’EQ范圍。用生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐摻煤
(摻煤量約10％～15％)進(jìn)行混燒，配套汽輪發(fā)電機(jī)，將垃圾體
中部分化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。采用純凝
式或抽凝式汽輪機(jī)的發(fā)電工藝中．汽輪機(jī)排出約42℃的乏
汽進(jìn)入凝汽器，乏汽的汽化潛熱是通過(guò)冷卻水將其帶走．沒(méi)
有利用起來(lái)，且循環(huán)水冷卻系統(tǒng)要消耗大量電能。汽輪機(jī)乏
汽的有效利用．存在著很大的熱量回收和節(jié)能空間．利用乏
汽中的熱量完全有能力滿足滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝對(duì)熱
量的需求。
換熱過(guò)程：生活垃圾在生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒
釋放熱量，加熱鍋爐的給水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨
脹做功。采用一級(jí)抽汽對(duì)外供熱，剩余蒸汽從汽輪機(jī)末級(jí)排
出。利用汽輪機(jī)排出的乏汽和滲濾液中蒸發(fā)出的蒸氣混合在
l一生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐2一汽輪機(jī)3一
發(fā)電機(jī)4一蒸發(fā)器5一給水預(yù)熱器6一滲濾液
池7一凝汽器
圖2生活垃圾直接焚燒發(fā)電余熱
利用工藝流程圖
一起，將熱量傳遞
給垃圾滲濾液．滲
濾液被蒸發(fā)、濃縮。
為提高向滲濾液傳
熱熱源溫度．在生
活垃圾循環(huán)流化床
鍋爐尾部煙道設(shè)置
了過(guò)熱器．將煙氣
熱量傳遞給從垃圾
滲濾液中蒸發(fā)出來(lái)
的蒸汽使溫度提
高．達(dá)到蒸汽發(fā)生
器的傳熱溫差增大，提高傳熱系數(shù)的目的。多效蒸發(fā)(MED)
系統(tǒng)補(bǔ)充熱源為汽輪機(jī)乏汽和煙氣。
以浙江某環(huán)保熱電有限公司為例．熱電公司選用了無(wú)錫
華光鍋爐廠生產(chǎn)的生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐UG_450—75，
5．3，485一F2．主蒸汽流量75t／ll，溫度485℃，給水溫度150℃，
處理生活垃圾450刪。若按上述工藝進(jìn)行余熱利用。配套抽
凝式汽輪機(jī)C12-4．9，0．294。額定抽汽量50t，h．最大抽汽量
70tJ，}l，凝汽量5．25t，II。假設(shè)蛇圾滲濾液處理量為200洲．運(yùn)
用多效蒸發(fā)(MED)工藝蒸發(fā)、濃縮垃圾滲濾液．所需的熱量
約1．4×l06lI【J／h。當(dāng)汽輪機(jī)排汽壓力在0．008MPa時(shí)．乏汽每凝
結(jié)l奴可釋放熱量約2395I【J，凝結(jié)乏汽約0．59t即可釋放熱
量1．4×1嗍，而汽輪機(jī)乏汽的凝汽量5～25t，11．顯然能保證滲
濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝對(duì)熱量的需求。
3生活垃圾氣化發(fā)電余熱利用工藝
近年來(lái)，垃圾熱解～焚燒技術(shù)是備受關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù)。
垃圾氣化爐的爐型多種多樣．垃圾中有機(jī)物在還原性氣氛下
與氣化劑反應(yīng)生成的燃?xì)獬煞种饕蠧O、CH4、H：、C』。等，
氣化爐的氣化效率約≥72％，產(chǎn)油率約5％一20％．煙氣中二
惡英的排放量可以控制在0．01ng—rI'EQ，m3以下，熔融渣中二
惡英的排放量為O．0002n∥g左右，爐渣的熱灼減率≤3％。而
生活垃圾氣化發(fā)電工藝目前應(yīng)用較少．但可作為一個(gè)發(fā)展方
向。預(yù)處理丁藝一般經(jīng)過(guò)分選、烘干、粉碎、加壓成型等工序。
垃圾在氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w．經(jīng)過(guò)脫焦油處理后，可進(jìn)
入燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒．燃燒溫度可達(dá)1300～1400℃左右．燃?xì)?
2012，No，4．
輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)向外輸出機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，由燃
氣輪機(jī)排出約390～550℃的高溫?zé)煔膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋
爐．加熱鍋爐給水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，將蒸汽的
內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。采用燃?xì)庖徽羝?lián)
合循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)，通常比單一的蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效
率可提高約8～lO％以上，而單一的蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電
效率僅在25％左右，并且非常環(huán)保，可減少二惡英產(chǎn)生。同樣
可利用汽輪機(jī)的乏汽用于滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝，多效
蒸發(fā)(MED)系統(tǒng)補(bǔ)充熱源為汽輪機(jī)乏汽和燃?xì)廨啓C(jī)排出的
煙氣。本生活垃圾余熱利用工藝具有較佳的熱能利用率。
換熱過(guò)程：生活垃圾在生活垃圾氣化爐內(nèi)被熱解出可燃
l一燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐2一汽輪機(jī)3一發(fā)電機(jī)I 4一蒸發(fā)器5一給水預(yù)熱器
6一滲濾液池7一生活垃圾氣化爐8一燃?xì)廨啓C(jī)9一發(fā)電機(jī)Ⅱ10一燃燒室
ll一壓氣機(jī)12一凝汽器
圈3生活垃圾氣化發(fā)電余熱利用工藝流程
氣體，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃燒．排出高溫的尾氣進(jìn)入余熱鍋爐
內(nèi)將熱量傳遞給鍋爐給水。形成蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功。
利用汽輪機(jī)排出的乏汽和垃圾滲濾液中蒸發(fā)出的蒸氣混合
在一起，將熱量傳遞給垃圾滲濾液，使垃圾滲濾液蒸發(fā)、濃
縮。為提高向滲濾液傳熱熱源溫度．在燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐尾
部煙道設(shè)置了過(guò)熱器．將煙氣熱量傳遞給從滲濾液中蒸發(fā)出
來(lái)的蒸汽使溫度提高。達(dá)到蒸汽發(fā)生器的傳熱溫差增大．提
高傳熱系數(shù)的目的。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)生活垃圾的資源化利用．既可以解決垃圾圍城的
局面，又可以使它變廢為寶．成為人類永不枯竭的能源．真正
實(shí)現(xiàn)生活垃圾的“無(wú)害化、減量化、資源化”。為焚燒好生活垃
圾．提高熱能利用效率和控制污染物的排放．人類在不斷的
摸索新技術(shù)、新工藝．不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。本文提出
了幾套將現(xiàn)行先進(jìn)技術(shù)合理組建的生活垃圾處理工藝．以追
求生活垃圾焚燒處理的余熱利用率．降低生活垃圾處理工程
的運(yùn)營(yíng)成本，為工程技術(shù)人員對(duì)生活垃圾處理工藝的選用提
供參考。
參考文獻(xiàn)
l 白良成．生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)．中國(guó)建筑工業(yè)出版社．2∞9
2 方建隼．揚(yáng)振良．陳梅銘．等-350。500測(cè)生活垃圾焚燒循環(huán)流化床
鍋爐技術(shù)．環(huán)衛(wèi)科技罔．2007
3王年．胡建杭，王海瑞．城市生活垃圾直接氣化蒼融焚燒技術(shù)．冶金
工生出版社．2004
4贍秀千．燃?xì)廨啓C(jī)與聯(lián)合循環(huán)．中國(guó)電力出版社．2010

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