生活垃圾焚烧发电项目.docx

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生活垃圾焚烧发电项目

JEO2016-H01

哈尔滨市生活垃圾焚烧发电项目

方案技术设计

（兼项目预可行性研究报告）

厦门吉意欧投资有限公司

2016年2月·

第一部分项目概况与炉型推介

1.1项目概况

1.1.1工程概述

1.1.1.1建设地点

本项目----哈尔滨市2000t/d生活垃圾焚烧发电项目位于哈尔滨市及各地市县

1.1.1.2建设规模

额定日处理能力：

2000t/d；

生产线数量：

3条，单线生产能力≥666t/d。

1.1.2垃圾组成估计

依据中国各城市的生活垃圾状况，估计垃圾的组成成分：

塑料、动物、纸、木板、钢铁物、有色金属物、纺织物品、玻璃、木块（梢）橡胶、皮革、尘土、厨余、特种垃圾（化学废物）、泡沫材料、及其他垃圾”。

垃圾热值估计为5000kj/kg~5500kj/kg。

1.2炉型推介

1.2.1国内目前垃圾焚烧概况

我国目前应用的垃圾焚烧所采用的炉型，数量多、单炉焚烧垃圾量大的主要有循环流化床焚烧炉和炉排型焚烧炉两大类。

它们的共同点是：

1、无论什么样的垃圾焚烧炉，都属于氧化过程，而且垃圾中的重金属在600℃~1000℃的温度范围内都被氧化，氧化的重金属属于酸性金属，溶于水，可被吸收，是极其有害的。

2、飞灰中都含有二噁英等有害物质，飞灰中二噁英含量通常占垃圾焚烧二噁英总排放量的50%以上，最高可以达到80%，属于危险废物（编号HW18），按照国家规定必须固化后处置或者送到危险废物处理厂处置。

3、焚烧温度都不高：

循环床焚烧炉最高950℃，炉排型焚烧炉最高1100℃（大部分为850~1000℃）。

二噁英等有机物不能彻底裂解，而且还会发生再组合。

4、必须在炉外脱除SO2、SO3、HF、HCL才能达到排放标准要求。

5、焚烧炉出口烟气含尘量较大，后续烟气处理负荷大，运行费用高。

一般炉排型焚烧炉含尘量15~20g/m3，循环流化床焚烧炉含尘量20~30g/m3。

6、垃圾处理范围较小。

只能处理生活垃圾以及一般性的固体废弃物，不能处理危险废弃物如医疗垃圾等。

7、引进的炉排型焚烧炉或者流化床焚烧炉水土不服！

因为中国的垃圾热值约为国外的1/2甚至1/3，不适应国情！

由于焚烧炉自身结构的原因，加上运行管理不善，导致处理效果很不理想：

飞灰二噁英含量高、炉渣重金属超标多；焚烧间恶臭气味重、烟气中有害物质多。

8、国内自己研发的循环流化床焚烧炉，虽然可燃烧适合国情的低热值、高水分的生活垃圾，但需要掺烧煤，在某些地区成为变相的小火电。

1.2.2热解气化技术

20世纪90年代美国、德国、日本等发达国家相继开发垃圾热解气化技术。

垃圾气化的工作原理：

城市垃圾在贫氧条件下气化，生产可燃气体，还原重金属使其不具有剧毒性。

国外研究表明，熔融过程二噁英分解率高达99.9%，不低于98.4%；有的研究者认为在1100℃时为99.968%，在1460℃时100%、且不易再组合。

高温熔融的液态渣不仅彻底分解二噁英，而且能将重金属稳定在晶相中（包裹在玻璃体中），即固溶在硅酸盐网状基体中，不易被酸碱浸出，稳定性很好。

符合垃圾处理的资源化、无害化、减量化、稳定化的要求。

成熟的热解气化+熔融工艺有：

1、回转窑气化+熔融工艺（间接外部加热，热解气化温度450~500℃，燃烧温度1300℃）

2、流化床气化+熔融工艺（热解气化温度＞600℃，燃烧温度1300℃）

成熟的直接气化熔融工艺

1、高炉型直接高温气化熔融工艺（热解气化温度＞1000℃，燃烧温度1500~1800℃，液态排渣）

2、等离子体直接气化熔融（热解气化温度＞1000℃，燃烧温度1500~2000℃，液态排渣）

1.2.3垃圾热解气化与直接焚烧比较

比较项目

直接焚烧

热解气化

工作温度

850~1000℃（最高1100℃）

1300℃（最高1500~2000℃）

反应机理

氧化

还原

反应方程

C+O→CO2

H2+O→H2O

Fe+O→FeO

Zn+O→ZnO

Pb+O→PbO

......

CO2+C→2CO↑

H2O+C→H2+CO↑

FeO+C→Fe↓+CO↑

ZnO+C→Zn↓+CO↑

FbO+C→Pb↓+CO↑

......

炉内停留时间

＞2秒

很长

出口粉尘量

15~30g/Nm3

<5g/Nm3

酸性物

排放量高

排放量低；几乎为零

脱酸方式

炉外

炉内

重金属

被氧化，

溶于水，易吸收，极有害

被还原，

熔化铁与重金属形成铁合金

灰渣内重金属

含量高

含量低；熔融后几乎为零

二噁英

易产生；易合成

大量分解、难以合成

飞灰处理

固化；外排

熔融处理可不外排

炉渣处理

填埋、制铺路砖等

熔融渣玻璃化，可作建筑材料、保温耐火材料等，或拉制无机纤维

可掺烧物

生物质（流化床可掺烧煤）

焦或煤、生物质

整体运行费

低

高

发电量

低

高（比焚烧高20%~30%）

初投资

低

高

1.2.4垃圾处理工艺推荐

垃圾无论采用哪种直接焚烧方式，重金属、二噁英无法彻底消除。

只有采用热解气化技术（或者1500℃以上超高温焚烧），才能达到理想的效果。

无论采用哪种气化技术，其基本热化学原理相同，只是气化温度不同、加热方式不同、床型不同、排渣方式不同而已。

实际应用时可根据垃圾性质、成分、发热量、含水量以及地区资源状况、财政状况，采用不同的热解气化工艺。

垃圾气化焚烧或熔融是对飞灰、炉渣不同的处理方式。

但投资和运行费用差别较大。

考虑到目前生活垃圾焚烧的财政补贴，可以只考虑熔融含50%~80%二噁英的飞灰。

典型的工艺流程如下：

也可以采用高炉型直接高温气化熔融工艺。

典型的工艺流程如下图：

1.2.5高温热解气化熔融

在高温热解气化熔融工艺中，由于氧的供给受到严格控制，不会发生通常意义上的焚烧。

气化发生在还原的条件下，不会产生诸如灰分和烟尘等典型的燃烧污染物。

有很大比例的碳氢化合物在热解气化反应器内已经裂变。

入口废物中所含的诸如二恶英和呋喃等污染物完全裂变成了无害或有用的化合物，并不像其它焚烧技术产生粉尘或有害气体以及再组合。

高温热解气化熔融技术的实质是将固体废弃物用反应器进行高温气体处理，该反应器是一种不加压的直立热解气化反应炉，按照移动床的原理工作。

本工艺采用液态排渣方式。

气化熔融炉在部分氧化期间达到高温，导致所有矿物和金属成分完全熔化。

废物中矿物和金属的量决定了熔渣的质量，熔渣在重力作用下在气化反应器内向下移动。

两种熔渣（矿渣和金属熔渣）聚集在反应器底部，它们由于其自身密度不同而自行分离（类似于钢铁生产）。

熔化的矿渣不断被排出，矿渣中重金属氧化物含量极低，几乎为零，是玻璃化颗粒或完全玻璃化的矿渣等，视添加物的性质和添加量，玻璃化的渣经过再加工可以制成用于建筑业的绝缘材料、或其他建筑材料、或者拉制成无机纤维（甚至可制纸）；由于灰渣中含有硅、铝、极少量的铁等元素，灰渣的活性很高。

可以制作成聚合氯化铝和二氧化硅。

以及生产耐火原材料--堇青石和莫来石。

熔渣中所含的熔化还原铁与重金属形成了合金。

它被单独倒出，经过再加工可用于钢铁和铸造业。

本技术其它主要特点：

1）入炉垃圾不需要破碎。

垃圾直径小于500mm即可入炉。

2）本技术特别适用于医疗垃圾、电子垃圾以及其它危险废弃物的处理。

3）二噁英生产量极低，在0.01～0.05ng/m3之间；

4）还原区提取出的可燃气体含尘量小于60mg/m3；飞灰收集返回热解气化熔融炉再进行熔融处理。

5）采用炉内加石灰石脱酸，其气体中酸（尤其是SO2）的含量也极低，几乎为零。

6）当采用纯氧作为气化剂时，煤气热值可达8400~12500kj/m3，可采用联合循环发电方式。

此外，还有德国WES公司的HTCW高温热解气化熔融炉。

如下图所示

目前，日本熔融炉已经运行30年有余，其单炉日处理垃圾量从95t/d到360t/d不等，共有约50座投入使用。

德国的熔融炉目前有25t/d、50t/d的两种，2016年计划有120t/d的投产。

1.2.6哈尔滨市垃圾处理炉型推介

哈尔滨市垃圾处理拟采用引进日本已经商业化12年的、高温热解气化熔融技术，其发电量较直接焚烧高~20%。

第二部分垃圾气化焚烧与发电部分

2.1垃圾处理与进料系统

2.1.1垃圾接收与贮存系统

2.1.1.1垃圾收料与供料系统

垃圾由收集车从垃圾收集点或垃圾中转站装车后送到垃圾焚烧厂，经过地磅称重计量。

在专设垃圾物流大门处安装3套0～50t的动/静态电子汽车衡，用于对垃圾、辅助燃料、炉渣等进、出厂物料的称量（此大门不能与正常通行大门共用）。

电子汽车衡设有非接触式识别系统和自动交通控制系统。

地磅房的计量数据为本厂垃圾处理量统计和垃圾贴费核算的主要依据。

2.1.1.2垃圾贮存系统

垃圾通过卸料门卸入垃圾贮坑长48米，宽21米，总高16.8米，至少存贮约10天以上的垃圾处理量，在必要的时候，亦可采用单侧堆高方式将垃圾沿投入门对面的壁面堆高成三角状，增加垃圾贮坑容量。

为防止进入焚烧炉内的垃圾混入不可燃或水分太高的垃圾，垃圾存储坑内应采用良好的垃圾渗透液格栅隔层及钢筋混凝土结构防渗的池底板构成，坑底具有一定的坡度向四侧倾斜，并在侧壁距池底约0.6米高处设置垃圾渗透液排液口，排液一侧不应少于约5-8个排液口，每排液口的垃圾废液经有组织管道排至垃圾液收集坑（池、箱体）；垃圾废液收集坑道的垃圾废液由浆液泵和管道系统输送到垃圾废液处理设备，经设备的处理达到三级排放标准，再排至厂外城镇污水排放系统或厂内集中污水处理中心处理。

垃圾存储区完全设置为封闭，热解气化炉的助燃空气可从垃圾存储区房间内抽取，并要求垃圾存储区处于微负压工作状态，以减少垃圾存放时产生的臭气外逸。

为防止蚊蝇及细菌的孳生，储坑内设置了药剂喷洒设施，夏季定期喷洒药剂杀菌、消毒。

2.1.2垃圾进料系统

焚烧炉进料，一般是通过行车抓斗将预存好的垃圾料，吊入步进式给料机，经步进式给料机的分节给料操作，均衡水平推入焚烧炉双辊给口料斗内，再经双辊加料装置，将垃圾料送至焚烧炉体内匀均分布炉排上。

抓斗行车为两台专用双梁桥式起重机。

行车操作室设有密闭、有安全防护的观察窗，并具有独立的通风过滤系统，操作间设有工业电视监视系统，可使操作人员明确垃圾在料仓内的位置。

桥式抓斗吊车由操作人员在垃圾贮坑上部中间位置的操作室内进行遥控操作，同时设置防止吊车碰撞的安全措施--限位开关，以避免抓斗与料斗或其它设施相互碰撞。

垃圾吊车及抓斗全部动作的操作控制均在专门的操作控制室完成。

垃圾吊车操作室面对垃圾贮坑的一面是透明的，便于吊车司机能直接观察到垃圾贮坑的全貌，包括垃圾卸料门的开闭、贮坑内垃圾的分布情况、吊车及抓斗的运行情况和垃圾焚烧炉进料口的情况。

对于垃圾焚烧炉的进料口和垃圾贮坑的关键部分，设置摄像头，把监视信号传送到吊车控制室的监视屏。

2.2垃圾气化焚烧系统

2.2.1气化焚烧炉垃圾设计基本模拟数据

垃圾处理量（额定）666t/d=27500kg/h

元素分析（%）

CHONSClAW

22.12150.750.230.4219.540

Qgw=7716.9KJ/kg

Qdw=Qgw–2500（9H+W）

=6266.9KJ/kg

=1497Kcal/kg

2.2.2工艺流程

垃圾由抓斗行车从垃圾池内抓取投入到焚烧炉垂直进料仓顶部的步进式输送机漏斗口内，在输送机内向前移动最终落入垃圾焚烧炉的垂直料仓内。

步进式输送机设有两个垃圾进料口，尾部的进料口设在垃圾垂直储料仓上方。

垃圾经过料仓底部双辊加料机的连续转动不断的将垃圾送入焚烧炉内，并均匀的撒开。

进入炉内的