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垃圾焚烧发电系统优化及综合利用技术

于永强

中节能(肥城)环保能源有限公司,山东肥城,271600

摘要: 垃圾焚烧发电工程是我国目前最关键的技术之一,在整个垃圾处理过程中发挥着举足轻重的作用。虽然经过多年发展,我国已经取得了一定的进步和成就。
关键词: 垃圾焚烧发电系统;优化;综合利用技术
DOI:10.12721/ccn.2024.157004
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前言

由于现阶段人们对环保事业寄予了较高的期望,所以还必须强化垃圾焚烧发电工程在节能减排方面的应用研究。只有这样,才能真正满足人们对环保事业更加迫切和严格的要求,因此,提升垃圾焚烧发电工程热效率是当前我国亟需解决的重要问题之一。

1垃圾焚烧发电技术的运用

1.1前期准备

储存垃圾的关键是筛选无法燃烧的垃圾及有害有毒的垃圾,正式入场前,对垃圾进行称重,为后续工作的开展提供真实、准确的数据。一般来说,储存池保存垃圾的时间均不超7d,在此期间,还需要工作人员向池内加入指定试剂并搅拌,严格控制储存阶段所产生渗滤液的总量,避免环境受到污染。

1.2确定焚烧方式

1.2.1热解炉焚烧

该技术强调将垃圾置于隔绝空气的环境下,通过焚烧确保垃圾所含有机物能被快速分解,随后,再利用NaOH碱液对焚烧所形成的废气进行净化。在现有焚烧技术中,该技术优势最为突出,包括操作难度小、设备构成相对简单、运行成本较低等。该技术也存在较为明显的不足,即:处理能力无法达到炉排、流化床焚烧的水平,焚烧产生残渣往往含有大量碳,因此,现阶段,该技术尚不具备在城市地区大范围推广的条件,未来应针对该技术存在的不足,拟订相应解决方案,使其优势得到充分发挥。

1.2.2炉排焚烧

炉排焚烧需要先将垃圾倒入料斗,再将料斗向下倾斜,通过推料器推入炉内,等到燃油、氧气完全混合,便可进行燃烧,这里需注意:燃烧期间应不断搅动垃圾,保证垃圾充分接触燃气并彻底燃烧。炉排主要负责向下推动垃圾,确保垃圾能快速到达炉排指定区域,在运送垃圾的过程中,炉排上方垃圾受炉排下方散发出的热量影响,进而发生化学反应。储存池内抽气抽至焚烧炉内燃烧,形成负压,保证臭气不外溢,其作用是保证焚烧炉内高温烟气通过换热产生高温高压蒸汽,并进行冲转汽轮机做功发电。接受干燥处理的垃圾,通常能持续获得氧气,随着二次热风的注入,炉膛内部氧气含量将进一步增多,此时,对垃圾进行反复搅动可使垃圾充分燃烧。实践表明,与其他焚烧技术相比,炉排焚烧优势在于适用范围广、处理效率高,可充分满足城市对垃圾焚烧的要求,不足则表现为前期投入、后期运营成本相对较高。

1.2.3流化床焚烧

使用该技术焚烧垃圾的步骤和原理如下:第一步,在炉膛内侧底部均匀铺设炉渣,通过预加热的方式,将炉渣温度提高到600℃;第二步,向炉内匀速注入热风(温度应达到200℃或以上);第三步,将经过破碎处理的垃圾连同热砂、煤粉转移至炉膛内并进行焚烧,焚烧炉内填充砂粒的温度直接影响其助燃作用,一般情况下,其助燃效果会随着温度的提高而加强;第四步,未彻底燃烧的物质将连同燃烧灰烬被排出锅炉,随后,由特殊设备对炉内排出物质进行处理,确保砂粒能高效分离,为后续砂粒的二次使用奠定基础。

1.3利用余热发电

焚烧炉的配套设备有汽轮发电组、余热锅炉等,其运行原理如下:焚烧垃圾会产生大量热气,热气进入余热锅炉后,将在锅炉内转化成蒸汽,由此为汽轮发电组提供强大动力,确保发电组能长时间处于稳定、高效的运行状态。余热锅炉的特点是以受热面为载体,吸收焚烧垃圾形成的热量,将热量转化成蒸汽并统一转移至汽轮发电机内,由此达到为用户提供优质电能的目的。近几年,该技术已在国内广泛运用,其效果有目共睹。

2垃圾焚烧发电工程热效率提升措施

2.1降低排烟热损失的措施

(1)当烟气温度超过了300℃时,需要进行处理。

(2)当烟气温度超过400℃时,就需要在进行系统处理的过程中采取相应措施,将其温度控制在300~400℃,尽量减少烟气热损失现象的发生。

(3)采用汽轮机内冷系统。

(4)应用空预器冷却系统。

(5)应用烟气余热再利用系统。

(6)对烟气进行洗涤。

2.2降低化学不完全燃烧热损失的措施

首先,是在垃圾焚烧发电工程中应该对一、二次风以及垃圾进料温度进行合理控制,这主要是因为在一、二次风温度高的情况下,会让一次风中的水分蒸发并且产生大量的水蒸气。当水蒸气吸收空气中的热量后,就会出现自然挥发的现象。而当一次风量过小或温度过低时,则会导致水蒸气不能完全挥发,从而造成化学不完全燃烧热损失增加。

其次,是应该对垃圾进料的质量进行严格控制,这主要是因为如果垃圾进料中含有大量杂质或者含有易燃物质等可能会引发锅炉爆炸以及造成二次污染问题。而且还会让空气不能进入炉膛内部,这样也会导致化学不完全燃烧热损失增加。

最后,是应该合理控制一、二次风量以及相关温度参数等能够使炉膛温度保持在900℃以上,这就需要对相关设备进行合理设计以及严格控制,而且还要注意在锅炉运行中避免出现因汽水管道堵塞问题导致二噁英发生量过大情况的发生。

2.3降低散热损失的措施

(1)在垃圾焚烧厂内设置烟气余热锅炉,利用烟气中的余热进行蒸汽的生产,来满足对垃圾焚烧发电的需求。

(2)在垃圾焚烧炉中设置炉膛内壁、燃烧室、燃烧空气等多个部位的受热面,利用这些受热面来进行热交换。

(3)在烟气的出口处设置烟气缓冲装置,通过在烟气流速较低的位置增加烟囱截面面积,提高空气和烟气流速之间的比值。这样做不仅可以降低烟气入口温度,还能够降低空气和烟气流速之间的比例。由于烟气缓冲装置位于烟囱出口烟道处,因此,也可以减少烟温对烟道出口截面面积的影响。

(4)增加焚烧区域内空气流速,当速度增大时,空气和烟气之间就会有更大程度上的接触面积,这也会提高烟气通过这一区域时所受到的阻力。因此,应该保证在合理范围内尽量减少烟气所受阻力,同时也要保证烟气流速符合标准规定范围。

(5)可以通过将烟囱设计成U型形状或者是弧形等形式,来增加烟气与烟囱之间流通面积来提高烟囱截面面积。

结束语

新形势下,焚烧垃圾并利用其进行发电已成为大势所趋,与传统方式相比,该方式具有以下优点:减轻土地矛盾;使垃圾得到二次利用,确保其价值得到最大化实现。未来,业内人士应加大对垃圾焚烧发电相关技术的研究,立足实际提出更简单且高效的焚烧模式,在稳定提供优质电能的前提下,为社会发展助力。

参考文献:

[1]宋景全,辛磊.浅谈城市垃圾焚烧发电企业安全生产综合治理[J].现代企业,2022(10):55-56,75.

[2]王琼,何新渊.城市垃圾焚烧发电对环境的影响及保护对策[J].皮革制作与环保科技,2021,2(24):98-100.