生活垃圾焚烧发电项目技术解决方案.docx

1、生活垃圾焚烧发电项目技术解决方案生活垃圾焚烧发电项目技术解决方案 概 述1.1 项目基本情况建设规模：设计焚烧处理城市生活垃圾：一期600吨/日，年处理20万吨；二期总规模900吨/日，年处理30万。综合主厂房一次性建成，预留二期一条300t/d垃圾焚烧线设备安装位置。项目性质与特许期：本项目为特许经营管理项目，特许期30年（不含建设期18个月），自特许权协议生效之日起至30周年届满之日止。项目建设期：18个月，自开工日起至预定初步完工日止（即自开工日后18个月期满之日止）；项目稳定运行期不超过6个月。项目建设目标：技术先进成熟、建筑适用美观、设备稳定可靠、运营安全环保、维护方便费省、处理效果

2、达标、管理科学先进、环境友好协调。项目基本情况具体见表1.1-1。表1.1-1 项目基本情况表项目性质新建工程内容一期：焚烧采用300t/d2台机械炉排炉，日处理能力600t/d；配置汽轮发电机组： 一台12MW二期：焚烧增加300t/d1台机械炉排炉，日增加处理能力300t/d增加汽轮发电机机组： 一台6MW烟气处理采用半干法脱酸（旋转喷雾）活性炭喷射+布袋除尘”组合的烟气净化工艺飞灰处理采用水泥稳定化的处理工艺年工作日年运行时间为8000h劳动定员一期：职工定员为66人，其中生产人员为42人，管理人员17人，维修人员7人。二期：职工定员为76人发电量（MCR）年发电量年上网电量厂用电率72

3、.87x106kwh55.38x106kwh24%1.2 编制依据及标准1.2.1 编制依据1) 中华人民共和国环境保护法，1989年12月26日；2) 中华人民共和国固体废物污染环境防治法(2004修订)；3) 中华人民共和国大气污染防治法，2000年4月29日；4) 国家经济贸易委员会、财政部、科学技术部、国家税务总局，国经贸技术2002444号文件，关于印发国家产业技术政策的通知，2002年6月21日；5) 关于印发国家鼓励的资源综合利用认定管理办法的通知（发改环资20061864号）。6) 产业结构调整指导目录（2005年本）(国家发改委令第40号)；7) 关于进一步加强生物质发电项目

4、环境影响评价管理工作的通知环发200882号；8) 中华人民共和国可再生能源法（修改），2009年12月26日；9) 工程建设标准强制性条文（城市建设部分）（建标2000202号）；1.2.2 有关环保标准和规范1) 城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准（2001）；2) 生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）；3) 生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）；4) 城市环境卫生设施设置标准（CJJ27-2005）；5) 环境空气质量标准（GB3095-96）；6) 大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）；7) 恶臭污染物排放标准（GB14554-93）；8

5、) 污水综合排放标准（GB 8978-1996）；9) 水污染物排放标准（DB44/26-2001）；10) 地表水环境质量标准（GB3838-2002）；11) 地下水环境质量标准（GB/T14848-93）；12) 工业企业厂界环境噪声排放标准GB12348-2008；13) 声环境质量标准（GB3096-2008）；1.2.3 其他标准和规范1) 小型火力发电厂设计规范GB50049-2011；2) 火力发电厂与变电所设计防火规范GB50229-2006；3) 工业企业总平面设计规范（GB50187-93）；4) 厂矿道路设计规范（GBJ22-87）；5) 建筑设计防火规范（GB5001

6、6-2006）；6) 采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）；7) 民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）；8) 供电系统设计规范（GB50052-95）；9) 低压配电设计规范（GB50054-95）；10) 工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）；11) 工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）；12) 其他相关国家及地方标准、规范、定额等。1.3 主要技术工艺城市生活垃圾亟待减量化、无害化、资源化处理。本项目符合城市总体规划，有利于城市环境保护，项目建设条件成熟，资金落实，技术可靠，经济可行。建设垃圾焚烧发电厂，将现有垃圾填埋场作周转场及焚烧灰渣填埋场，填

7、埋场使用寿命延长。本项目应尽快建设。1、生活垃圾焚烧发电项目一、二期设计总规模为日焚烧垃圾900吨，基本配置为“三炉两机”。分两期建设，其中一期日焚烧垃圾600吨，配置2台300吨的焚烧炉，及一台12MW的汽轮发电机组；二期增加一台300吨的焚烧炉，及一台6MW的汽轮发电机。2、本报告选择炉排炉作为本工程的推荐炉型，选择中温中压蒸汽参数(4.0MPa，400)作为本工程推荐锅炉参数。3、本工程焚烧烟气处理系统按照生活垃圾焚烧污染控制标准（国家征求意见稿）标准进行设计。4、本焚烧厂垃圾渗沥液处理拟采用“UASB反应器膜生物反应器（MBR）纳滤（NF）”处理工艺，处理后出水达到污水综合排放标准（8

8、978-1996）中三级排放标准后排入市政污水处理厂。（待环评批复后再调整）5、垃圾焚烧产生的飞灰按危险固体废物处置要求，执行危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别（GB5085.3-2007）和生活垃圾填埋场污染控制标准（GB 16889-2008），经过固化/稳定化处理达标后，运输至填埋场进行填埋处置。6、垃圾焚烧后的湿炉渣（一期炉渣产量： 3.688万吨/年，二期炉渣产量：5.532万吨/年）送至填埋场填埋或综合利用。第2章 焚烧系统2.1 生活垃圾焚烧炉型比较表项目机械炉排炉流化床焚烧炉热解焚烧炉回转窑焚烧炉炉床及炉体特点机械运动炉排，炉排面积较大，炉膛体积较大固定式炉排，炉排面积和炉膛体积较

9、小，多为立式固定炉排，分两个燃烧室无炉排，靠炉体的转动带动垃圾移动垃圾预处理不需要需要热值较低时需要不需要设备占地大小中中灰渣热灼减率易达标原生垃圾在连续助燃下可达标原生垃圾不易达标原生垃圾不易达标垃圾炉内停留时间较长较短最长长过量空气系数大中小大单炉最大处理量1200t/d500t/d200 t/d500t/d燃烧空气供给易根据工况调节较易调节不易调节不易调节对垃圾含水量的适应性可通过调整干燥段适应不同湿度垃圾炉温易随垃圾含水量的变化而波动可通过调节垃圾在炉内的停留时间来适应垃圾的湿度可通过调节滚筒转速来适应垃圾的湿度对垃圾不均匀性的适应性可通过炉排拨动垃圾反转，使其均匀化较重垃圾迅速到达底

10、部，不易燃烧完全难以实现炉内垃圾的翻动，因此大块垃圾难于燃烬空气供应不易分段调节，因此大块垃圾不易燃烬烟气中含尘量较低高较低高燃烧介质不用载体需石英砂不用载体不用载体燃烧工况控制较易不易不易不易运行费用低低较高较高烟气处理较易较难不易较易维修工作量较少较多较少较少运行业绩最多较少少生活垃圾很少工业垃圾较多综合评价对垃圾的适应性强，故障少，处理性能和环保性能好，成本较低需前处理且故障率较高，国内一般加煤才能焚烧，环保不易达标。没有熔融焚烧炉的热解炉，灰渣不可燃烬热灼减率高，环保不易达标要求垃圾热值较高(2500kcal/kg以上)，且运行成本较高对本工程的 适用性合适不合适不合适不合适通过上表比

11、较，机械炉排炉相对其它炉型有以下几个特点：机械炉排炉技术成熟，大部分垃圾焚烧发电厂均采用该炉型，国内也有成功的先例。机械炉排炉更能够适应国内垃圾高水分、低热值的特性，确保垃圾的完全燃烧。操作可靠方便，对垃圾适应性强，不易造成二次污染。经济性高，垃圾不需要预处理直接进入炉内，运行费用相对较低。设备寿命长，稳定可靠，运行维护方便，国内已有成熟的技术和设备。根据国家建设部、国家环保总局、科技部发布的城市生活垃圾处理及污染防治技术政策要求，并指出：“目前垃圾焚烧宜采用以炉排炉为基础的成熟技术，审慎采用其它炉型的焚烧炉”。本项目推荐选用机械炉排炉作为本项目城市生活垃圾焚烧发电项目焚烧炉炉型。2.2 本工

12、程焚烧炉选择焚烧炉是垃圾焚烧处理工艺中的核心设备，它对整体工艺路线、焚烧效果、工程造价、经济效益等都至关重要。国产两段式焚烧炉技术已经成熟，在很多工程得以应用，如深圳平湖垃圾焚烧项目，临江垃圾发电厂，永强垃圾发电厂，昆山垃圾焚烧厂，宜兴垃圾焚烧发电厂等等，目前运行良好。因此本工程推荐选用国产机械炉排炉或者引进技术的炉排炉。2.3 焚烧生产线的配置按照垃圾焚烧工程建设标准规定和国内外垃圾焚烧厂建设运营的经验，对于600吨的垃圾焚烧厂，焚烧生产线数量一般为23条。如果仅采用一条焚烧线，即单台处理垃圾能力为600t/d的焚烧炉，势必造成设备备用率较差，焚烧线设备检修或一旦焚烧系统出现故障，将导致全厂

13、停止发电和处理垃圾的中断，对整个系统影响较大，不利于焚烧厂长期稳定的处理生活垃圾，并且单台处理能力600t/d的焚烧炉大多采用国外进口，若采用国外进口势必造成投资的增大和建设周期的加长，也不利于促进国内环保制造产业的发展。因此本工程只对2和3条焚烧线两个方案进行比较。即单台炉处理能力分别为300t/d和200t/d。从技术可行性考虑，单台炉处理能力为200t/d和300t/d的焚烧系统都属于成熟的技术，不存在大的技术差别，在国内都有成功建设和运行的经验，都能够适应当地的生活垃圾，因此在两种方案在技术上都可行。从设备维修时对焚烧厂处理能力和汽轮机工作稳定性的影响考虑，焚烧线数量越多，设备备用性越

14、好，故障和检修对焚烧厂的影响越小。也有助于汽轮机组工况的稳定。从投资角度考虑，在总处理规模确定的条件下，在技术可行的情况下，全厂采用焚烧线数量越少，单台垃圾焚烧炉规模越大，焚烧厂设备数量和金额也就越少，因此，采用大规模的焚烧炉能够有效的减少单位投资成本和一次性投资。从土建方面考虑，2台焚烧炉配置还能够有效减少占地面积和土建投资费用。在焚烧处理规模一定的情况下，焚烧线数量越少，则维修、操作、管理更为方便，所需运行人员比较少，由于设备相对较少，全厂故障率也随之降低。原材料与能耗较少。通过综合比较，选用单台处理能力300t/d的焚烧炉较为适宜，焚烧生产线数量为2条。当有单台炉临时检修的情况下，可采取

15、以下必要的措施避免对焚烧厂正常运行的冲击：加大垃圾贮坑容量，使其具有一定的缓冲能力；合理安排检修进度，在检修前先基本清空垃圾仓内的垃圾。通过以上措施，在单台焚烧炉短期检修的情况下，不会对全厂的运行产生影响。2.4 余热锅炉蒸汽参数的确定在垃圾焚烧热能回收过程中，由于垃圾所含盐分、塑料成分较高，燃烧气体产物中含有大量的氯化氢等腐蚀性气体和灰分，因此选择合适的过热蒸汽参数对全厂发电效率和过热器寿命都有着重要的意义。目前国际通常采用的过热器出口蒸汽参数有中温中压(4MPa，400)和次高温高压(6.5MPa，450)。由于垃圾焚烧厂以无害化处理生活垃圾为主要目的，对外售电主要目的是回收能源、降低焚烧

16、厂运行费用、减少垃圾收费补贴。因此，应确保焚烧厂稳定、安全、环保的运行。对于同一种过热器材质，采用中温中压参数(4MPa，400)的锅炉过热器使用寿命相对较长且成本较低，国内加工能力相对较强；而次高温高压参数(6.5MPa，450)锅炉过热器需使用耐腐蚀的合金钢才能达到合理的使用寿命和性能，而该合金钢价格昂贵，势必造成锅炉成本的大幅增加，若采用碳钢或不锈钢的话，过热器腐蚀较快，只能维持13年，势必造成过热器的频繁更换，加大维修和维护的工作量，无法确保焚烧厂稳定的运行。另外，从国外蒸汽参数发展的趋势来看，欧洲最早采用450500主蒸汽温度，但近几十年逐步建成的厂大多采用中温中压的参数；即使在日本

17、，采用450以上的焚烧厂也较少，对其的评估也没有全面的开展。此外，还有部分焚烧厂采用次高温高压蒸汽参数是为了满足工业用户的需要。综合以上原因，建议本工程选用中温中压(4MPa，400)的蒸汽参数的锅炉系统。2.5 垃圾吊选型焚烧炉相关参数每天垃圾处理量 300x3台=900t/d（垃圾吊车1台处理量）每小时垃圾处理量 12.5x3台=37.5t/h垃圾密度0.4（作动率计算时使用）0.5（荷载计算时使用）抓取效率100（半自动和手动运转时）1个投料周期需要时间200s（暂定）大车上升速度：60m/min.大车下降速度：60m/min.大车走行速度：60m/min.小车横行速度：40m/min.

18、抓斗闭合容积X37.5x200/0.33/2/0.4/3600=7.89m。选择抓斗闭合容积X=8m。抓斗内垃圾堆积密度1.0t/m3安全系数1.3计算起重量81.01.3=10.4t/h选择起重量12.5t的起重机，共计2台。抓斗共计3台。2.6 汽车衡目前大多数垃圾焚烧厂采用的垃圾车从10吨到15吨不等，考虑到满足高峰时段的车流密度要求，选择最小规格的汽车衡。最大称重量50t，称量精度20kg，2台。2.7 炉渣起重机额定工况下二台炉产渣量110.6t/d。主厂房设置可满足全厂3天以上存储量的渣坑。渣仓内设有电动桥式抓斗起重机1台，起吊重量5吨，抓斗容积2.5m。2.8 焚烧系统设备布置0

19、米层布置：一次风机；一次风空气预热器；出渣机；振动输送机；除铁器；渣坑排水泵等。（大设备由于重量的原因，建议布置在0米，减少土建投资）渣吊控制室布置在4米层。（视线好，操作方便）7米层布置：液压站；渣吊；卸料门3.7mX6.17m，共68扇（减少投资、减少臭气外溢）；建议采用电动双开式卸料门。11米层布置：二次风风机；二次风空预器。（减少风管的数量，降低投资）19.95米层布置料斗平台。垃圾吊控制室布置在21.0米。垃圾吊轨顶标高27.5米。（待将来订货时严格控制垃圾吊轨顶标高，以便降低厂房高度），建议采用半自动垃圾吊车，并选用国产口碑好的抓斗及吊车。垃圾池建议底标高-4.0米，有效容积达到7

20、.8天的量。（控制底标高）根据订货设备严格控制主厂房高度，并做好通风和采光设计。提供确切的垃圾车辆尺寸，严格控制卸料平台宽度。2.9 其它油库焚烧炉点火及辅助燃烧采用轻柴油，厂内设油库油泵房。采用2个10m3的油罐。具体根据订货的焚烧炉资料来定。另外，在锅炉的招标中有如下建议：1、 建议采用立式锅炉，降低厂房造价。2、 明确采用吹灰的方式。（采用燃气脉冲吹灰）3、 应反复考虑锅炉的供货范围（满足进度的同时考虑降低设备费用。）第3章 烟气净化系统3.1 烟气排放指标的确定本工程烟气排放设计值按生活垃圾焚烧污染控制标准（国家征求意见稿）标准进行设计，详见“烟气排放标准表”。表3.1-1 烟气排放标

21、准表序号污染物名称单 位国 标GB18485-2001欧盟1992标准国家标准（征求意见稿）本工程设计值日平均小时平均日平均小时平均1烟尘mg/Nm3803020(测定均值)20(测定均值)2HClmg/Nm37550506050603HFmg/Nm3-2-4SOXmg/Nm326030080100801005NOXmg/Nm3400-2002502002506COmg/Nm315010060100601007TOCmg/Nm3-20-20(小时均值)8Hgmg/Nm30.20.1Hg及其化合物：0.05(测定均值)Hg及其化合物：0.05(测定均值)9Cdmg/Nm30.10.1Cd及其化合

22、物：0.05(测定均值)Cd及其化合物：0.05(测定均值)10Pbmg/Nm31.61.6锰铅等其他重金属:1.0锰铅等其他重金属:1.011其它重金属mg/Nm3-612烟气黑度林格曼级111113二恶英类ngTEQ/Nm31.00.10.10.1注：1）本表规定的各项标准限值，均以标准状态下含11%O2的干烟气为参考值换算。2）烟气最高黑度时间，在任何1h内累计不得超过5min。为了达到上述的排放标准，需要确定相应的烟气净化工艺，在通常情况下，烟气净化工艺主要针对酸性气体（HCl，HF，SOx）、NOx、颗粒物、有机物及重金属等进行控制，其工艺设备主要由几部分组成：即酸性气体脱除、颗粒物

23、捕集、NOx的去除和有机物及重金属的去除工艺设备。3.2 酸性气体脱除工艺的确定酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法三种，每种工艺有其组合形式，也各有优缺点。3.2.1 干法干式除酸可以有两种方式，一种是干式反应塔，干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应，然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂，药剂在除尘器内和酸性气体反应。除酸的药剂大多采用消石灰（Ca(OH)2），让Ca(OH)2微粒表面直接和酸气接触，产生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒，在除尘器里，反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来，达到净化酸性气

24、体的目的。消石灰吸附HCl等酸性气体并起中和反应，要有一个合适温度，约140左右，而从余热锅炉出来的烟气温度往往高于这个温度，为增加反应塔的脱酸效率，需通过换热器或喷水调整烟气温度，一般采用喷水法来实现降温。此种方式的特点是： 工艺简单，不需配置复杂的石灰浆制备和分配系统。 运营维护费用低。 药剂使用量大，当量比一般要达到2左右，可在布袋除尘器中进行二次脱酸反应，进一步提高脱酸效率。 系统运行稳定、可靠。3.2.2 半干法半干法工艺又分为旋转喷雾半干法与循环流化半干法两类。下面对这两种工艺分别进行分析。一、旋转喷雾半干法旋转喷雾工艺脱酸一般采用氧化钙（CaO）或氢氧化钙（Ca(OH)2）为吸收

25、剂，制备成氢氧化钙溶液。利用旋转雾化器将氢氧化钙溶液喷入反应器中，形成粒径3070m的液滴，与酸性气体进行反应。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其湿度，使酸气与石灰浆反应成为盐类，掉落至底部。烟气和石灰浆常采用顺流设计，亦有少部分采用逆流设计，无论反应器采用何种流动方式，其主要的目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间，以获得高的除酸效率。旋转喷雾工艺充分利用烟气中的余热使吸收剂中的水分蒸发，脱酸反应产物以干态固体的形式排出，其脱酸过程是将余热锅炉出来的烟气从较高温度降到设定温度，并喷入氢氧化钙溶液使之与烟气中的酸性气体反应且同时得到干燥的盐类产物，再用除尘器加以回收。半干式反应塔

26、内未反应完全的石灰，可随烟气进入除尘器，若除尘设备采用袋式除尘器，部分未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使脱酸效率进一步提高，相应提高了石灰浆的利用率。此种方式的特点是： 半干式反应塔脱酸效率较高，对HCl的去除率可达90以上，此外对一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，若搭配袋式除尘器，则重金属去除效率可达99以上。 不产生废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少。 流程简单，投资和运行费用相对较低。 石灰浆制备系统较复杂，易堵塞。 目前高速旋转喷雾器主要依赖于进口品牌，且易磨损，运行成本较高。二、循环流化半干法循环流化法脱酸工艺源于循环流化床理论。循环流化法脱酸工艺包含循环悬浮式

27、脱酸工艺、增湿灰脱酸工艺等。循环流化法在传统的干法工艺上有了显著的改进。主要特点是利用未完全蒸发的喷水来增湿干态碱性吸收剂，提高吸收剂活性；同时通过物料的高倍率循环，增加干态吸收剂的利用率，提高脱酸效率。此种方式的特点是： 目前国内的循环流化工艺脱酸效率介于干法与旋转喷雾半干法之间。 不产生废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少。 系统控制要求较高。 省却了石灰浆制备系统与高速旋转喷雾器，初投资减少。 增加了系统的运行成本：整个系统压力损失较高，后续的布袋除尘器负荷大，引风机功率增大。 飞灰量较多。3.2.3 湿法湿法脱酸采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到满意的脱酸效果。洗涤塔

28、设置在除尘器的下游，以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。同时湿式洗涤塔不能设置在袋式除尘器上游，因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布，气体无法通过滤布。湿法洗涤塔产生的废水经浓缩后，污泥进入除尘器前设置的干燥塔内进行干燥以干态形式排出。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为NaOH，而较少用石灰浆液Ca(OH)2以避免结垢。此种方式的特点是： 流程复杂，配套设备较多。 净化效率较高，在欧洲及美国应用多年的实绩均可验证：其对HCl脱除效率可达95以上，对SO2 亦可达90以上。 产生含高浓度无机氯盐及重金属的废水，需经处理后才能排放。 处理后的废气因温度降低至露点以下，需再加热，以防止烟囱出口形

29、成白烟现象，造成不良景观。 设备投资高，运行费用也较高。烟气净化工艺方案的确定是以立足国情，适当超前，方便操作，技术成熟，稳定达到烟气排放指标为指导思想。通过以上分析比较，湿法净化工艺的酸性气体脱除效率最高，超过了本工程的酸性气体脱除需要，其工艺组合形式也多种多样，但由于流程复杂，配套设备较多，并有后续的废水处理问题，一次性投资和运行费用高，多在经济发达国家应用。根据前面所述的指导思想，本工程的烟气脱酸工艺不采用湿法净化工艺。干法净化工艺在发达国家的焚烧厂建设中也有较多的应用，其工艺比较简单，投资低，运行维护方便，但干法工艺净化效率相对于半干法和湿法较低，提升的空间不大。在某些情况下，当垃圾焚烧产生的烟气中酸性气体（尤其是SO2）含量特别大时可能会有烟气排放不达标的情况出现。综合以上的分析，本工程的酸性气体脱除工艺考虑采用半干法工艺。下面就以旋转喷雾半干法与循环流化半干法工艺进行比较以确定最适合本工程的酸性气体脱除工艺。上述两种脱酸工艺的综合比较如下表：表3.2-1 旋转喷雾半干法与循环流化半干法工艺比较比较项目旋转喷雾半干法