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    清潔化、高效化、信息化、 創新發展垃圾發電
    時間:2021-11-10來源:垃圾發電產業網編輯:垃圾發電產業網

    清潔化、高效化、信息化、

    創新發展垃圾發電

     

    紹興  陳耀東

     

      

    在城市化進程中,垃圾作為城市的代謝物,曾經是城市發展的負擔,世界上許多城市都有垃圾圍城的窘迫局面,而如今已被認為最具開發潛力的,而且是永不枯竭的城市礦藏,是放錯地方的資源,蘊含著巨大的資源潛力和潛在的經濟效益。經半個世紀的探索發展,垃圾焚燒發電已被世界各國公認為一種高效、快捷、無害化處理垃圾的最佳處理方式。

    我國近二十年來,垃圾發電項目發展迅速,在建和建成項目已達500多座,但是發展很不平衡:中西部二、三城市還在原始填埋;大部分農村垃圾無序堆放,嚴重污染江河湖海;而早期建成的,僅僅是為了達到減量化處理垃圾,建成的垃圾發電項目技術落后,設施差,垃圾熱能利用效率低,汚染嚴重,生產成本年年高漲的情況下,虧損嚴重,經濟效益差,繼續在重蹈小火電發展的老路。

    而今垃圾焚燒發電已由無害化、減量化、資源化的初級階段,向成熟期邁進,應該創新思路、創新舉措,把垃圾作為煤、油資源一樣的珍惜,采用先進技術,先進設備,先進

    工藝,轉變發展方式,進一步提高垃圾熱能的利用效率,促進垃圾發電節能、增效,獲得較好的經濟效益。成為中國特色的分布式能源

    所以,新建垃圾發電項目要借鑒煤電升級改造的成熟經驗:

    清潔化、高效化、信息化創新發展垃圾發電事業

    一、垃圾焚燒發電 在爭論中艱難 推進

    曾經呈現下列現象:

    專家學者陣營分明;      媒體報道眾說紛紜;

    周邊居民一片反對;      群體事件時有發生;

    政府決策左右為難;      垃圾發電艱難推進。

    爭論的八個問題得到解決:

    項目審批是嚴還是松;    優化審批,強化監管

    環境影響是大還是小;    做到燃氣一樣超低排放

    設備選型是爐還是床;    完善流化床爐;提高爐排爐效率

    蒸汽參數是中還是高;    淘汰效率低的中溫中壓 及以下參數鍋爐

    競標價格是低還是高好;  低價中標造成低檔次配置,是落后的產能

    惠民設施是要還是不要;  要成為城市的金牌名片,旅游的特色景點

    關鍵設備是進口還是國產;創新研發適合國情的垃圾焚燒爐及輔機

    項目投資找市長還是市場;社會為依托,政府出政策、企業市場運作;已經形成了一批中國領先的垃圾發電營運商:光大、錦江、三峰、中環、綠色動力等等

    二、技術成熟帶來了大規模發展

    我國近二十年來的研發改進和完善,垃圾焚燒技術已日趨完善,已形成一系列規格的焚燒鍋爐和輔機,廢氣處理新技術的廣泛應用,特別是煙氣的脫硫、脫硝、除塵的精細處理,和二惡英、呋喃類污染物的嚴格控制,排污處理的技術突破,殘渣的回收制磚等資源再生利用,DCS自動控制和許多高新技術的應用,加上新穎的外觀設計,特別是焚燒余熱的發電和供熱,產生較好的經濟效益,促使垃圾焚燒發電向高新技術方向發展,技術成熟帶來了大規模發展,已成為我國垃圾處理事業一個發展方向,并將迎來一個快速發展的高潮。
        國產垃圾焚燒爐己系列化成套、達到一定水平。目前,無錫、杭州、南通等鍋爐廠都研發生產了40t/h75t/h系列焚燒200t/h600t/h垃圾的各類循環流化床垃圾焚燒鍋爐,中國領先的垃圾發電營運商——錦江環保:采用高溫高壓參數的循環流化床焚燒爐,不摻燒任何燃料,高效全自動的2000t/d;80MW垃圾發電廠,已于2018.7. 在山東淄博投運。

    光大、三峰引進開發了150t/h750t/h各類階段式往復爐排的垃圾焚燒鍋爐。201810 光大自主研發的850/日生活垃圾焚燒爐排爐,填補了國產自主研制設備空白,實現大容量焚燒爐排爐的國產化,且具有更適合處理中國高水分、高灰分、低熱值生活垃圾,燃燒效果更好,噸垃圾發電量更高等優勢。

    三、浙江的垃圾、污泥焚燒 發電廠遍地開花,技術國內領先

    浙江的垃圾、污泥焚燒 發電,是以企業為主體,社會為依托,政策給支持,走出了民辦環保事業的新路子,在快速推進,遍地開花,焚燒垃圾量、裝機容量、上網電量為全國之首。

    2001年開始有第一個垃圾發電廠,2003162012年:共28

    201338 ,垃圾焚燒 700t

    201848 垃圾污泥焚燒920t;裝機82.8kw;上網電53.1kwh;供熱512GJ

    杭州9廠:富春江、喬司、肖山、余杭九峰、杭州光大、濱江、臨安2家、桐廬、

    溫州10廠:偉民、歐海、永強、蒼南、瑞安、龍灣、平陽、永嘉、樂清、偉民;

    寧波5廠:中科、慈溪、余姚、明州、寧波光大;

    紹興5廠:濱海、八方、春暉、清能、龍德;

    嘉興5廠:桐鄉、步云,海寧、德力西長江、嘉仁;

    臺州5廠:臨海、溫嶺2家、玉環、椒江;

    湖州4廠:長興、德清、安吉、南太湖;

    金華4廠:八達、乂武、永康、蘭溪;麗水1

    四、我國垃圾發電存在的問題和不足:

    1)垃圾焚燒發電處理垃圾量只占全國產量的25%,發展很不平衡。

    全國657座地市級城市,年產生垃圾約2.1噸,而且每年按810%提增,已建和在建有510座垃圾焚燒發電廠,充其量也不足30%,而且都集中在中東部大中型城市,大量的垃圾,還在填埋和亂堆,污染環境,危害百姓。

    2)垃圾熱能轉換效率低,經濟效益差:

    大部分垃圾焚燒發電,采用了中溫中壓參數的純發電的小火電方式,其配置不合理,設施擋次低,又是中壓低參數凝結式汽輪機,冷端損失大,熱能轉換效率不足25%,又補貼政策不到位,生產成本年年高漲,環保投入大,造成連年虧損,經濟效益差,無能力進行改造升級。

    3)先期投產的垃圾發電必須改造升級,環保達標:

    較早投產的垃圾發電,由于經驗不足,配置檔次低下,技術不成熟,故障率高,效率低,排放不能達到環保新標準的要求,環保新標準要求大大提高,如煙塵<20mg/ m3 SO2<80mg/ m3NOX<200mg/m3;二惡英<0.1ng/m3,而且將會按煤電新的標準〔103550 mg/ m3

    日益嚴格,所以早期投產的垃圾發電廠必須進一步改造升級。

    4)一些地方政府采用低價格中標的BOT運作方式應廢除,

    低價中標造成設施簡易,配置低端,建設低檔次,其后患無窮。必須廢除低價格中標的BOT運作方式,要按髙標準的要求來招標,加大政府投入,管好垃圾分類,提高垃圾熱值,提高垃圾發電的收益。

    五、創新思路,借鑒煤電升級改造經驗,按五化標準提高垃圾發電的水平

    經濟的發展,社會的進步,現在新建的,應借鑒煤電升級改造的成熟經驗,創新思路,做到清潔化、高效化、信息化、燃料化、智能化高標準的水平,成為世界一流的垃圾焚燒發電,成為城市的金牌名片, 旅游的特色景點!

    1. 做到清潔化、高效化、信息化、燃料化、智能化高標準的水平

          清潔化:達到燃氣電廠一樣的清潔排放

    煙塵濃度10 mg/Nm3      現執行20 mg/Nm3

    二氧化硫35mg/Nm3                    80 mg/Nm3

    氮氧化物50mg/Nm           200mg/Nm3

    ≤  0.1 ng/Nm3          0.1 ng/Nm3

    惡臭強度 ≤ I

    高效化:噸垃圾供電量:爐排爐330kwh/t;流化床420kwh/t

    實施熱電聯產:焚燒爐熱效率>85%。綜合熱效率 65%

    信息化dcs自動控制技術,遠程實時監控,信息公開,多方監管

    燃料化:垃圾分選、破碎、篩選、除鐵、除砂、添加、制粒。 專設垃圾制成品加工點;

    智能化:高自動化,高智能化,機器替人,全廠減員增效。

    依據:國務院三部委文件:煤電升級改造行動計劃發改能源〔20142093文。

    2.       容:

    1)嚴格的排污控制      2)成熟的工藝路線

    3)穩定的運行工況      4)高效的熱電出力

    5)可靠的監控系統      6)協調的建筑風格

    7)優美的廠區環境      8)配套的惠民設施

    9)合理的經濟成本     10)灰渣的綜合利用

    一流的外觀設計——花園工廠;成為世界一流的垃圾焚燒發電廠,

    成為城市的金牌名片, 旅游的特色景點!

    六、精細煙氣治理,達到燃氣清潔的水平:

    1.煙氣治理的差距:單位: mg/Nm3 (煙氣黑度除外)

    污染物

    項目

    垃圾發電

    燃煤發電

    2001年紹

    興國產第一

    臺流化床爐

    實測值

    現執行

    限值

    歐盟限值

    目標限值

    現執行限值

    2018年執行

    煙塵

    20

    10

    10

    20

    10

    42.1

    二氧化硫

    80

    50

    35

    50

    35

    86.1

    氮氧化物

    200

    200

    50

    100

    50

    90.0

    汞及其他

    0.05

    0.05

    0.03

    0.03

    0.03

    0.007

    二惡英

    0.1

    0.1

    0.1



    0.048

    執行標準

    GB18485—

    2011

    歐盟—2000

    實現清潔化

    GB13223—

    2011

    發改能[2014]2093號文

    德國MPU

    實驗室測定

    2.煤電采用濕式電除塵等新技術,完全 可以實現超低排放

    1.嘉興新嘉愛斯熱電的5#爐:260t/h循環流化床鍋爐,2014年采用了在濕法脫硫后,裝濕式電除塵的運行方式,,實測煙塵排放為2.32mg/m3,二氧化硫排放3.0 mg/m3,氮氧化物44.6mg/m3,完全達到燃氣的清潔排放水平,而且任何時間的在線監測都是合格的超低排放,,實踐證明濕式電除塵技術其穩定、可靠、效率高,有了一勞永逸的效果。浙江百家小熱電普遍實現了超低排放。

    2)嘉興發電廠1000MW機組;3000t/h鍋爐煙氣的超低排放示范工程2014.5.投運中國環境監測總站測試:PM=3.08 mg/Nm3SO2=15.1mg/Nm3    NOX =23.67mg/Nm3均比天然氣排放標準低(5;35;50)(總投資3.95億)

    3)濕式電除塵器工作原理

    濕式電除塵器的工作原理是:金屬放電線在直流高電壓的作用下,將其周圍氣體電離,使粉塵或霧滴荷電粒子,在電場力的作用下向收塵極運動,并沉積在收塵極上,水流從集塵板頂端流下,在集塵板上形成一層均勻穩定的水膜,將板上的顆粒帶走。因此,濕式電除塵器與干式ESP的除塵原理基本相同,都要經歷荷電、收集和清灰三個階段,最大的區別在于清灰方式的不同,濕式電除塵器采用液體沖刷集塵極表面來進行清灰。其工作原理如

    3 WESP工作原理示意圖

    說明: 說明: QQ截圖20131226130156


    3.2濕式除塵器技術特點

    1)能提供幾倍于干式電除塵器的電暈功率,適用于去除亞微米大小的顆粒,能有效收集黏性大或高比電阻粉塵;

    2)獨特的噴水清灰工藝能有效控制二次揚塵發生;

    3)利用噴水對集塵極始終保持清潔,提高單位面積的集塵效率,達到更低的排放濃度;

    4)無運動部件,可靠性較高,大大降低了運行維護工作;

    5)設備本體結構小,設備布置緊湊,占地面積小;

    6)濕式電除塵技術可同時解決PM2.5微細粉塵、石膏雨和 SO3氣溶膠的排放問題,因此濕式電除塵技術是控制燃煤大氣污染物的最先進的技術之一。還可與其它煙氣治理設備相互結合多樣化設計。

    七,提高參數、拓展供熱,是提高垃圾發電的熱效率和經濟效益的重要措施:

    煤電改造升級行動計劃規定:全面淘汰中溫、中壓機組;同樣,低參數爐排爐的純凝垃圾發電,效率低、效益差,而芬蘭、瑞典等國,進口垃圾并采用高參數、高效率的循環流化床焚燒鍋爐,實現供熱和發電,值得借鑒。浙江48座垃圾發電,采用了高效反動式背壓式汽輪機實現熱電聯產,熱效率和經效益顯著提高;例如浙江諸暨八方垃圾發電廠2006年投產后一直虧損(2009年虧損1830萬元),經千方百計拓展供熱50t/h,又將抽凝C12改為反動式高效背壓機B12,當年就扭虧為盈,2013年錦江集團收購后,進行脫胎換骨的改造升級,垃圾焚燒量從400t/d增到1200t/d;供熱量增加到300t/h,成為高效率、高效益的垃圾熱電廠!因此熱電聯產的垃圾發電廠,是大幅度提高垃圾發電的熱效率和經濟效益的重要措施:因為 1)、新的電價補貼政策有利于實施熱電聯產,大幅度提高垃圾發電熱能利用效率。  30公里長輸熱網工程的技術突破,為垃圾純發電 轉變成熱電聯產成為可能。

    2.垃圾發電選配各類汽輪機的全廠最高熱效率比較

    性質

    選配汽輪機

    熱能利用情況

    最高熱效率

    純發電

    似小火電

    冷凝式汽輪機

    發電后的排汽冷凝后的熱量,全部經冷卻塔排掉,造成大量的冷端損失

    20-25%

    熱電聯產

    抽凝式汽輪機

    額定發電后,中間抽汽供熱,部分排汽進入冷卻塔,仍有部分冷端損失

    40-50%

    熱電聯產

    背壓式汽輪機

    全部排汽供熱,沒有冷端損失

    80-85%

    熱電聯產

    雙功能抽背式汽輪機

    額定發電后,平常抽凝式供熱運行,熱負荷大時,改為背壓式運行

    50-70%

    3. 反動式高效背壓機比沖動式多發電812:為多級(是常規沖動式的3 )轉鼓型整鍛轉子    堅固、輕巧、振動小,技術先進,熱化發電率高,運行穩定可靠

    123

    4. 千方百計拓展供熱的技術:

    130公里長輸熱網專利技術:

    2)冷、熱、電三聯供;

    3)用溴化鋰制冷機,代替電力壓縮 式制冷機;

    4)用中壓蒸汽替代導熱油對印染布匹定型;

    5)改造舊熱網:采用環網供熱;

    6)熱泵技術;基于吸收式換熱的余熱回收技術

    基于吸收式換熱的超大溫差供熱技術

    7)閃蒸汽回收技術;

    8)壓力匹配器及余熱回收利用;

    9)蓄熱器及移動蒸汽供熱;

    10)熱水和蒸汽結合采暖供熱:

    5.現有的垃圾發電純冷凝汽輪機也可以改造成供熱惠民:

    八、兩種爐型比較:尚需進一步攻關改造升級

     


    流化床焚燒技術

    爐排焚燒技術

    基本

    描述

    國內自主開發主流技術之一,具有自主知識產權,核心技術掌握在無錫華光鍋爐廠、錦江、浙大、中科院等國內供貨商,制造200t/h600t/h垃圾的各類循環流化床焚燒鍋爐;

    錦江集團引進芬蘭高效、高溫高壓循環流化床鍋爐,2018.7.在山東投運,

    不摻燒任何燃料,又熱電聯產

    國外成熟技術,大型爐排爐,國內基本上 技術引進,國產化為主。如VONROLL日立造船(無錫華光)、馬丁(重慶山峰)、西格斯 (光大國際)、底特律等;150t/h750t/h各類階段式往復爐排的垃圾焚燒鍋爐;

    光大2018年自主研發了850t/g爐排爐,填補了國產設備空白,實現了大容量焚燒爐排爐國產化

    投資

    噸垃圾投資約50萬元

    噸垃圾投資60萬元

    補貼

    每噸垃圾補貼費用50100

    每噸垃圾補貼費用100180

    工藝

    優點

    技術成熟,可以處理低熱值垃圾,爐膛穩 定在850,鍋爐效率和參數高、噸垃圾發電髙,效益好

    技術成熟,連續運行時間長,垃圾不需預處理,工廠系統相對簡單。

    工藝

    缺點

    需垃圾預處理系統,飛灰量較大,鍋爐磨損快,需定期清理檢修。需摻燒少量的煤。

    需噴油補燃,灰渣含碳量較高,排煙溫度高,鍋爐效率(80%)和參數低(4.0mpa,400)爐排年更新5%;尚有5%的未燃 盡垃圾要填埋

    清潔化

    二惡英、氮氧化物等有害氣體原始排放較低,實現清潔化容易。

    氮氧化物、二惡英等有害氣體原始排放較高。實現清潔化較難

    高效化

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