垃圾焚烧技术的应用样本

长清区垃圾焚烧项目技术方案

建议书

山东国舜建设集团有限公司

3月5日

目录

1、背景概述:

2、垃圾焚烧厂建设原则:

3、厂址选择

4、垃圾

5、垃圾的接收

6、焚烧炉

7、燃烧空气系统

8、余热锅炉的选择

长清区垃圾焚烧项目技术方案建议书

1、背景概述:

1.1 中国年产生活垃圾约1.6亿吨( 台湾省除外) , 有各种堆肥场、填埋场、焚烧厂

和综合利用厂等设施共740余座, 无害化处理率约为51%。在各种垃圾处理方式中, 填埋处理量约占85％; 堆肥处理量约占4.3％; 焚烧处理量约占10%。在垃圾处理的三种主要手段中, 焚烧处理的比率增长较快, 这是个可喜的变化。到 , 全国已投入运营的垃圾焚烧厂有68座, 主要集中在东部沿海地区。从全国范围来看, 焚烧处理还处于初步发展阶段, 但对于东部沿海经济发达地区, 焚烧处理已成为这一地区生活垃圾处理的重要手段。

1.2 从上世纪80年代到90年代末期, 中国先后从日本三菱、德国诺尔、德国斯坦米勒、比利时西格斯、法国阿尔斯通、瑞士冯若尔、日本茬原、日本田雄( 塔库玛) 、日本日立等国际知名公司引进垃圾焚烧技术和关键设备, 为中国垃圾焚烧技术的应用、研究和发展起了促进作用。与此同时, 中国引进吸收国外先进技术及中国自主研制开发的焚烧技术和设备也有迅速的发展。重钢三丰集团引进吸收德国马丁公司SITY 型炉排( 即原阿尔斯通的炉排) 已在国内垃圾焚烧厂中得到应用; 杭州新世纪能源环保工程股份有限公司、温州伟明环保有限公司自行开发设计的二段式垃圾焚烧炉等已在一些城市的垃圾焚烧项目中获得应用; 中国科学院、清华大学、浙江大学等单位研制的各具特色的流化床焚烧炉也已在国内不少城市使用。

1.3 与垃圾处理的其它方法相比, 焚烧处理是处理效果最好、污染最小的处理方法。当前, 虽然不少国际知名厂家在研究更先进、污染更小的处理技术, 而且已达到相当规模, 如热解法、气化熔融法等。但到当前为止, 焚烧处理垃圾依然是欧美日等发达国家垃圾处理的主流发展技术。前些年, 日本等国确实关闭了一些设备陈旧、技术落后、排放指标达不到要求的焚烧厂, 但与此同时, 大型的、技术先进并更富有人性化的焚烧厂仍在不断建造。据不完全统计, 欧盟各国从 - 又新建8座垃圾焚烧厂; 中国的台湾省已建成运行的垃圾焚烧厂19座, 当前在建的尚有4座; 日本全国90%以上的垃圾采用焚烧处理, 从以来, 日本又新建、改建了10余座大型的焚烧厂; 美国垃圾焚烧处理的比率也在提高, 焚烧垃圾量达3310万吨。因此, 实际情况并不像某些文章所说”当前很多国家已经停建或限制垃圾焚烧。”

1.4 预计在未来10-20年内, 中国的城市生活垃圾焚烧处理将会有更大发展, 以应对日益增长的生活垃圾产出量。为此, 本文将对垃圾焚烧厂建设中的主体工艺—焚烧和烟气净化技术中一些议题提出一些粗浅的说明, 希望能对后续的建厂者能稍有助益, 以便把垃圾焚烧厂建设得更好。

2、垃圾焚烧厂建设原则:

2.1 应用垃圾焚烧技术处理垃圾应是以实现垃圾处理无害化、减量化、资源化为目的的垃圾资源利用及环境保护工程。在设计和建设中要充分体现循环经济和以人为本的战略。

2.2 选择适合焚烧厂服务区内生活垃圾特点的先进技术和设备, 要积极采用国内经生产实践考验的新工艺、新技术和新设备, 必要时也可引进若干关键设备和技术, 使所设计的焚烧厂在综合技术水平方面, 达到技术先进、操作可靠、运行费用低。

2.3 要确保环保达标。在焚烧垃圾过程中所产生的烟气、炉渣、飞灰、污水、臭气、噪声等污染应得到有效治理, 达到( 或严于) 国家或当地环保部门规定的排放要求。其中水的合理多梯次使用很重要, 要尽量少用水、少排( 或不排) 水。

2.4 垃圾处理是一项系统工程, 其厂址、处理规模的确定等关键问题既应满足当地城市总体规划及环卫规划的要求, 又应与当地垃圾产出、收集、处理系统的规划、预测数据平衡。

2.5 为了取得良好的社会效益, 焚烧厂的厂区总体布局及建筑物造型力求新颖、实用, 具有时代感, 要树立现代垃圾处理设施的新形象, 以改变民众对垃圾处理设施—脏、臭、乱的印象, 使其成为对当地居民进行环保教育的基地。同时在力所能及的条件下, 多为周边居民提供一些实惠的服务, 使其与周边居民和谐相处。

2.6 节约投资, 降低运行成本, 使焚烧厂在取得环境效益、社会效益的同时, 能取得较好的经济效益。

3、厂址选择

3.1 厂址选择一般应考虑以下因素:

厂址应符合城市总体规划和城市环卫规划及国家的有关规定;

厂区内应无不良工程地质现象, 地下无矿物资源; 工程地质和水文地质条件应满足工程建设的要求;

靠近服务区, 尽可能符合经济运输距离的要求; 要远离风景区、自然保护区、文物遗址、机场等敏感区域;

市政设施较齐全, 有可靠的电力供应; 电力上网或对外供热比较方便; 有可靠的供水及污水排放系统;

交通较方便;

要有足够的使用面积, 厂区应尽量不占或少占耕地、迁民尽量少, 购地费用合理;

尽可能远离居民区, 与其有一定的卫生防护距离, 要争取得到附近居民的理解和支持。

总之, 厂址选择要考虑的因素还有很多。但在实际选厂址时很难选到一个完全符合上述要求的理想厂址。例如, 符合经济运输距离问题, 以往认为经济运输距离为15公里以内, 而新建的垃圾焚烧厂很难有满足这一要求的, 大部分焚烧厂距服务区或垃圾中转站的距离超过20公里,

有的甚至超过30公里。又如市政设施, 由于厂址多数远离市区, 往往不具备市政设施。购地的难易及周围居民的参与意见往往成为厂址取舍的重要因素之一。

3.2 关于垃圾焚烧厂的污染和卫生防护距离

用焚烧的方法处理垃圾是当前各种处理垃圾手段中污染最小的一种, 而且是可控的, 随着国家科学技术水平的提高和经济的发展, 焚烧过程中可能产生的二次污染都可控制在国家规定的排放指标范围之内。人们比较关心的是烟气中的二恶英的含量问题, 此问题将在后续的文章中详细讨论, 事实上, 中国从上世纪九十年代以来建设的大中型垃圾焚烧厂, 其污染物排放指标都远低于国家标准, 基本达到欧盟1996年标准, 其中二恶英的实际排放浓度都满足≤0.1ngTEQ/Nm3的要求, 大都在≤0.05ngTEQ/Nm3范围内, 也低于欧盟 /76/EU标准。

很多人对焚烧厂的认识还停留在上世纪七八十年代垃圾处理设施的水平, 一说垃圾处理厂首先的印象就是污水横流、鼠蝇遍地、臭气熏天, 再加上对二恶英的种种传言, 使人感到垃圾焚烧厂不可接受。其实, 现代化的垃圾焚烧厂完全不是这种景象。不论是欧盟各国, 还是日本, 不论是中国的台湾, 还是上海、天津、广州等地建设的焚烧厂, 其厂容、厂貌和厂房外观, 在当地都别具特设色, 相信今后建设的焚烧厂将会更好。

焚烧厂与居民区之间的卫生防护距离国外没有规定, 中国也没有限定。欧盟、日本等国有的垃圾焚烧厂与居民区的距离很近, 有的仅一路之隔也能与居民和谐共处, 说明这些厂的污染治理是相当好的。中国有些地区规定焚烧厂与居民区之间的防护距离为≥300米, 有的焚烧厂在建厂选址时考虑了一定的防护距离, 但在焚烧厂建成之后, 在其附近新建了居民区, 并逐步向焚烧厂靠拢, 使得防护距离名存实亡。

当前, 虽然焚烧厂防污染的各种措施及检测、监督的手段已相当完备而且有效, 一般不会发生危及周边居民安全的操作和事故。但为防止一些不必要的纠纷, 并从现阶段民众对垃圾处理设施的认同度和心理承受能力考虑, 设置一定的防护距离也有必要。防护距离宜根据焚烧厂及其周边的实际情况, 由环保部门提出。

3.3 厂区占地

厂址所需占地面积与处理规模、焚烧线配置、公用设施的配套情况、厂区绿地率、厂址地形、地貌及周边情况有关。现将国内部分垃圾焚烧厂占地面积列于下表。

表1中国部分垃圾焚烧厂规模、占地面积列表

一般情况下, 厂区占地面积需根据节约用地的原则, 视具体情况而定。规模为1000t/d级的焚烧厂, 约需5－6公顷。

4、垃圾

4.1 垃圾既是处理对象, 又是可利用的能源, 因此掌握它的产出量、成分、元素组成、低位热值、容重、含水率等连续数年的实测数据, 并根据这些数据, 结合当地经济发展规划、环卫规划及人民生活水平等因素, 可预测上述数据在5年、、甚至20年中的变化趋势数据。这些数据是确定焚烧厂处理规模、设备选型、工艺参数的基础。

如按焚烧厂运行20年计, 垃圾的特性数据一般以8- 的预测值作为设计值为宜。

中国各地垃圾的成分不同, 因此垃圾的元素组成也有差异, 下面是部分城市垃圾元素组成的分析数据。

表2中国部分城市垃圾元素组成分析数据表

表中*号为干基分析数据

4.2 垃圾低位热值是其中关键数据之一。根据处理规模和垃圾低位热值就可确定焚烧炉-余热锅炉的热负荷和焚烧图。

图1焚烧炉-余热锅炉设计和运行图

该图是指导焚烧炉-余热锅炉设计和运行的重要图形。从该图可清楚表明, 焚烧炉-余热锅炉的正常工作区、加辅助燃料区和超负荷区。

正常工作区是指垃圾焚烧炉在其额定处理能力60％～100％的情况下, 热负荷在设计值范围内, 不需添加任何辅助燃料而能保持正常燃烧的区域。

超负荷区域是指处理能力超负荷或热负荷超负荷的区域。一般指处理能力和热负荷为额定值的100-110％的区域。一般厂家在焚烧炉-余热锅炉在设计时, 都留有10%的超负荷能力; 但在此情况下不能长期连续运行, 一般一天可有2～4次, 每次运行不超过2小时。

当垃圾热值低于某一定值( 如4500kJ/kg) , 垃圾在焚烧炉内虽然也能燃烧, 但烟气温度达不到850℃, 这时需添加辅助燃料以提高炉内温度, 满足烟气在温度850℃下停留时间≥2秒的要求, 此即为加辅助燃料区或辅助燃烧区。

4.3 中国城市生活垃圾的低位热值较低, 一般为4200-5000kJ/kg。上世纪九十年代中后期到当前所建设的垃圾焚烧厂, 其垃圾的设计热值都在6060－6690kJ/kg范围内, 北京南宫垃圾焚烧厂处理的是筛上物, 其设计热值较高, 为8380kJ/kg, 六里屯垃圾焚烧厂处理的是经中转站压缩后的垃圾, 设计热值也较高, 为8246kJ/kg, 发达国家的垃圾低位热值较高, 如欧洲地区一般为9200～11000kJ/kg, 日本为8360～10000kJ/kg, 因此一般不需添加辅助燃料。