3.流化床床上排渣技術
由于垃圾成分及形狀復雜,灰渣的顆粒大濘、形狀也不盡一致,不同子一般流化床的排料條件,需采用特殊的排渣技術。清華大學通過研究、采用床上定向排渣技術可以解決排渣問題
4、受熱面防腐技術垃圾焚燒時由于其原始組成中含有大量的塑料,會生成具有很強腐蝕能力的HC1:為降低氮的氧化物生成,需要分級燃燒,爐膛內形成還原氣氛。應研究還原區的高溫腐蝕。此項技術正在研究中。
5.污染物脫除技術
一般地,利用流化床可實現爐內脫硫、除HCI等,并有效地降低氮的氧化物Nox的生成。為經濟、有效地控制污染物的排放,應研究污染物的生成機理,開發可靠的脫除污染物技術。目前清華大學已具有實用的爐內脫硫、除HCI技術,其它污染物的脫除技術正在研究中。根據清華大學已有日處理10噸垃圾的熱態實驗裝置上試驗的結果,HCL<50ppm, NOX<500ppm,S0X<1500ppm,均低于國家排放標準。由于采用流化床焚燒技術,有機物充分燃盡,幾乎不存在二惡英、呋喃排放問題。
6.灰渣綜合利用技術
對流化床排出的灰渣經磁選除去金屬(回收)后,進行簡單破碎,即可成為水泥、磚等的原料之一,需要時焚燒后的灰渣成分、特性及其它原料的配比進行研究。
五、產業化條件
城市垃圾焚燒發電綜合利用可逐步產業化,不僅可將以后產生的城市生活垃圾全部焚燒發電降容處理。而且可能部分的消化以前多年遺留下未處理的垃圾。除發電外,還可以為垃圾焚饒處理廠附近的企事業單位或居民提供熱源如冬委供暖、工業用汽,焚燒后的灰渣可以制成建筑材料或作為筑路材料。焚燒后垃圾體積下降90%,焚燒降容后填埋占用土地面積大大下降。其效益是多方面的。一臺蒸發量為20t/h的焚燒鍋爐每天可處理垃圾約300噸左右,按每年運行 300天計,一年可處理城市垃圾計9萬噸,這相當于30萬城市居民一年的垃圾排放量。焚燒爐的各項排放指標均可以達到國家環保要求。垃圾焚燒產生的熱量可用于發電或供熱、制冷,發電功率為3000kWe,可保證垃圾焚燒廠在經濟上不僅可自我維持,節省了垃圾處理費用,甚至還略有盈余。
一 我國近五百個大中小城市,每年垃圾產量可達七千多萬噸,市場是極為廣闊的。據統計分析,我國大中城市垃圾中無機物平均含量較大,有機可燃物含量較小。除局部地區熱值可達6500kJ/kg外、大部分垃圾的熱值不足4000kJ/Kg,而國外的垃圾焚燒設備主要適用于處理較高熱值的垃圾(一般熱值應大于 6500kJ/kg),此外,我國垃圾沒有分揀,成分遠比國外的生活垃圾復雜。由于不同熱值、、不同成分燃料的燃燒特性差異很大,因此,從技術上說,照搬國外的技術、設備是不能很好地解決我國的垃圾焚燒問題的。
二 從經濟上說,國外的12Mwe垃圾發電機組的初投資可達0.5億美元,是其常規火力電站投資的二倍以上,而比國內同等規模的常規火力電站的初投資(約1億人民幣)大四倍多。運行費用高30~50%以上。因此,大規模引進國外機組建設垃圾焚燒廠是不可能的,在中國是沒有經濟可行性的。
六、科研開發條件
清華大學工業鍋爐及民用煤清潔燃燒國家工程研究中心在流化床燃燒技術研究方面一直處于國內領先水平。先后研制出4~220t/h蒸發量多種類型的燃煤國產化循環流化床鍋爐,現正在主持國家九五攻關項目“125Mwe循環流化床鍋爐的研制”工作。
1993年,向臺灣出售一臺75t/h(12Mwe)以工業固體廢棄物為燃料的焚燒爐整套技術圖紙。在垃圾焚燒發電技術研究方面,清華大學己作了大量工作,利用自籌資金建設了熱態實驗臺和冷態實驗臺,開展一些基礎研究和技術開發工作,并取得了階段性成果,已申請兩項國家專利,其一是“燃用多成分低熱值的流化床鍋爐及其運行方法”,是主要針對大中城市研制的大型流化床焚燒爐,單爐處理量150一500t/d,其二是“燃用固體廢棄物的快裝流化床焚燒爐”,是針對小區、車站、機場、碼頭的設計的快裝型流化床焚燒爐,單爐處理量50一150t/d。前面所述的進料技術、流化床焚燒技術、排渣技術和污染物脫除技術包含在這兩個專利之中。此外,還有多項技術,有害物經濟脫除技術等正在研究中,擬研究成功后申請相應的國家專利。
七、商業化垃圾電站投資及效益分析
根據清華大學目前研究和熱態實驗的基本數據,參照國內常規小型熱電站投資、收費標準,以每天處理900噸垃圾的焚燒發電廠為例,說明完全國產化的垃圾電站的投資運行費用概算。 1. 建設規模與內容
垃圾處理量 900t/d
占地面積 2500m2
建筑面積 18000m2
全廠包括垃圾收集上料系統、垃圾焚饒鍋爐、汽輪發電機系統、三廢處理系統及輔助工程系統等。擬采用三機四爐,即三套汽輪發電機,四臺垃圾焚燒鍋爐(三開一備)。
2.主要設計參數
(1)單爐垃圾處理量 300t/d
(2)焚燒鍋爐臺數 4臺
(3)年運行時間 >7000小時
(4)垃圾低位發熱量 5000kJ/kg(4180~6500kJ/kg)
(5)垃圾水分 20~45%
(6)垃圾焚燒溫度 800~950'C
(7)過量空氣系數 1.5~1.7
(8)汽輪發電機出力 3000kw/臺
(9) 輪發電機臺數 3臺
(10)有害物排放濃度煙塵 <30mg/m3
HCI <50mg/m3
N0x <500mg/m3
SOx <200mg/m3
CO<60mg/m3 3.
效益分析
三臺汽輪發電機總發電功率為9000kw,自用電為2000kw,外供7000kw,全年運行7000小時,共外供 7000x7000=4.9X107kw.h,每度電售價按0.3元考慮,則年售電收入1470萬元,如果鍋爐產生蒸汽不僅發電,而且進行供熱,效益會更好。回收的廢金屬可外售,焚燒后的灰渣可作建筑原料,也可有少量收入。此外,工程建成后,每年減少垃圾填埋量約26萬噸,每噸填埋費按25元計,每年可節省填埋費650萬元,同時可減少用于填埋的占地約30畝,又可節省一筆土地征用費,并節約了土地資源。 垃圾電站投資概況表(單位:萬元) 序號 項目名稱
建筑工程費 設備購置費 安裝工程費 其它 合計
1 熱力系統 1650 4500 1100 7250
2 垃圾收集上料系統 620 700 320 1640
3 除灰系統 20 80 100
4 水處理系統 30 240 180 450
5 洪水系統 90 40 130
6 電氣統 12 300 120 432
7 自動系統 10 400 80 490
8 污染物脫除系統 420 250 160 830
9 附屬工程系統 60 20 2 82
10 小計 2912 6490 2002 11404
11 總預備費 728 500 200 1428
12 建設期利息 1549
13 總計 14381
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