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生活垃圾焚燒處理的余熱利用綜述

文檔作者：盧正良1 劉陽z 李娟z 文檔來源： 1湖南省城鄉(xiāng)生活垃圾處理處置工程技術(shù)研究中心 2湖南現(xiàn)代威保特環(huán)保科技有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年03月05日
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生結(jié)垃圾炎橈處理的氽熱引用緣跡
盧正良1劉陽z李娟z
(1湖南省城鄉(xiāng)生活垃圾處理處置工程技術(shù)研究中心
2湖南現(xiàn)代威保特環(huán)?？萍加邢薰竞祥L沙410005)
摘要為處置和利用好生活垃圾，目前比較普遍的處理方式是焚燒處理。將潛藏在垃圾內(nèi)的能量釋放出來，為生產(chǎn)、生活
提供能源。闡述3套生活垃圾焚燒處理的余熱利用工藝，為生活垃圾焚燒項目的技術(shù)方向選擇能起到一定參考作用。
關(guān)鍵詞生活垃圾能源余熱利用
中圖分類號：×705 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2012)04—101—02
目前生活垃圾處理主要有填埋、堆肥和焚燒三種較成熟
的方法。焚燒法處理垃圾能徹底殺菌、消毒。可同收其中的熱
能，是實現(xiàn)減量化最快捷有效的方法．逐漸成為國內(nèi)外處理
垃圾的主要方式。生活垃圾在焚燒工藝之前，通常先進行預(yù)
處理．將大件垃圾或可回收的垃圾體分選出來．剩余垃圾體
大部分為可燃物再進行焚燒。焚燒生活垃圾．一般認為．垃圾
的低位發(fā)熱值大于4180kJ／lc異時，燃燒效果較好；當(dāng)垃圾的低
位發(fā)熱值低于該值時。需摻煤、油、天然氣或其它輔助燃料助
燃。垃圾焚燒設(shè)備發(fā)展先后經(jīng)歷了爐排焚燒爐、循環(huán)流化床
焚燒爐、生活垃圾氣化爐。
本文根據(jù)不同的生活垃圾焚燒T藝采用不同的余熱利
用方式。主要特點：(1)利用垃圾焚燒處理廠的廢熱資源．采
用多效蒸發(fā)(MED)工藝，進行垃圾滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理．改
變使用傳統(tǒng)的滲濾液“生化+膜”處理工藝，降低運營成本、增
強設(shè)備的可靠運行性；(2)提高整套工藝的熱能利用效率．提
升企業(yè)經(jīng)濟效益。
l爐排焚燒爐處理生活垃圾余熱利用工藝
生活垃圾爐排焚燒爐要求不摻燒輔助燃料．因此對人爐
垃圾的熱值有較高的要求。生活垃圾爐排焚燒爐通常灰渣灼
減率≤3％，t垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英在8．180“一一，I'EQ范
圍。我國大部分的生活垃圾含水率接近或超過50％．且低位
發(fā)熱值一般在2000一3000Id，l【g．無法直接進行燃燒。必須對
其進行預(yù)處理以提高入爐垃圾的熱值。提高熱值的預(yù)處理工
藝一般選擇“干燥+篩分”。如果對垃圾體進行烘干處理．就
徭要消耗熱能來降低其含水率．我們可以利朋垃圾焚燒釋放
的余熱來用于此T藝，通常J}}j蒸汽或煙氣來加熱垃圾體．使人
爐前其含水率降低到30％。加熱垃圾的過程中．垃圾體中的水
分蒸發(fā)出來變成蒸汽，這蝗蒸汽可作為垃圾滲濾液處理的蒸
發(fā)、濃縮T藝熱源使用。焚燒爐尾部煙氣與冷空氣在空氣預(yù)熱
器中換熱形成高溫空氣進入爐排焚燒爐。使垃圾提前燃燒．延
長焚燒爐內(nèi)燃燒時間．也提高了焚燒爐內(nèi)的燃燒溫度。
換熱過程：焚燒爐尾部煙氣的熱量傳遞給蒸汽加熱器內(nèi)
的蒸汽。形成過熱蒸汽，過熱蒸汽與垃圾體直接接觸換熱．同
時將垃圾體內(nèi)的水
蒸發(fā)出來．垃圾體蒸
發(fā)出來的蒸汽和滲
濾液中蒸發(fā)出來的
蒸汽混合在一起將
熱量傳遞給垃圾滲
濾液．多余蒸汽將熱
量傳遞給冷卻系統(tǒng)．
釋放其汽化潛熱．最
終凝結(jié)成水而排出．
滲濾液受熱變成蒸
汽。
以湖南某縣生
活垃圾無害化處理
項目為例．按上述工
l一垃圾烘干器2一蒸汽發(fā)生器3一滲濾液
池4一蒸汽加熱器或余熱鍋爐5一空氣預(yù)
熱器6一給永預(yù)熱器7一生活垃圾爐排焚
燒爐
圈l 生活垃圾爐排焚燒妒余熱
利用工藝漉程圈
藝進行余熱利用。處理生活垃圾規(guī)模300刪。經(jīng)預(yù)處理工藝
的生活垃圾干燥一篩分一塑料風(fēng)選后．入垃圾爐排焚燒爐的
可燃物量約100W。原生垃圾含水率為48％，在垃圾堆放料
坑可濾去5％的水分．進入垃圾烘干器的垃圾含水率約為
43％。垃圾在烘干器內(nèi)脫水約13％．可形成12l℃左右的過熱
蒸汽約2113kg，h，垃圾體內(nèi)水分汽化所需熱量約5．6×10q，
h。通過冷卻系統(tǒng)和滲濾液多效蒸發(fā)系統(tǒng)吸熱．垃圾體內(nèi)水分
形成的蒸汽又被冷凝下來．釋放出氣化潛熱。滲濾液的處理
規(guī)模1501．／d，采用多效蒸發(fā)(MED)的節(jié)能T藝蒸發(fā)、濃縮垃
圾滲濾液．多效蒸發(fā)系統(tǒng)所需熱量約1．1×106Id，h，需要常壓
下12l℃的過熱蒸汽量約440k?。鶕?jù)上述數(shù)據(jù)不難看出，
依靠垃圾體內(nèi)蒸發(fā)出來的蒸汽作為補充熱源．完全有能力滿
足滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理T藝對熱量的需求。
2 生活垃圾直接焚燒發(fā)電余熱利用工藝
生活垃圾焚燒發(fā)電的工藝被越來越多的垃圾處理項目
應(yīng)用。生活垃圾經(jīng)過預(yù)處理．分揀出大件垃圾和呵fiil收利用
的垃圾體后．選用生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐作為焚燒設(shè)備，
其殘渣熱灼減率為O．52％．O．79％．噸垃圾二惡英的產(chǎn)生量在
基金項目：2011年湖南省環(huán)境保護專項資金項目
作者簡介：盧正良(1982一)．男。湖南桃江人，熱能工租師．大學(xué)本科．從事熱力系兢工藝廈設(shè)備的研覽、設(shè)計工作。
萬方數(shù)據(jù) 2012．No．4
1．69—2．33ugI—rI’EQ范圍。用生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐摻煤
(摻煤量約10％～15％)進行混燒，配套汽輪發(fā)電機，將垃圾體
中部分化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。采用純凝
式或抽凝式汽輪機的發(fā)電工藝中．汽輪機排出約42℃的乏
汽進入凝汽器，乏汽的汽化潛熱是通過冷卻水將其帶走．沒
有利用起來，且循環(huán)水冷卻系統(tǒng)要消耗大量電能。汽輪機乏
汽的有效利用．存在著很大的熱量回收和節(jié)能空間．利用乏
汽中的熱量完全有能力滿足滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝對熱
量的需求。
換熱過程：生活垃圾在生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒
釋放熱量，加熱鍋爐的給水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進入汽輪機內(nèi)膨
脹做功。采用一級抽汽對外供熱，剩余蒸汽從汽輪機末級排
出。利用汽輪機排出的乏汽和滲濾液中蒸發(fā)出的蒸氣混合在
l一生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐2一汽輪機3一
發(fā)電機4一蒸發(fā)器5一給水預(yù)熱器6一滲濾液
池7一凝汽器
圖2生活垃圾直接焚燒發(fā)電余熱
利用工藝流程圖
一起，將熱量傳遞
給垃圾滲濾液．滲
濾液被蒸發(fā)、濃縮。
為提高向滲濾液傳
熱熱源溫度．在生
活垃圾循環(huán)流化床
鍋爐尾部煙道設(shè)置
了過熱器．將煙氣
熱量傳遞給從垃圾
滲濾液中蒸發(fā)出來
的蒸汽使溫度提
高．達到蒸汽發(fā)生
器的傳熱溫差增大，提高傳熱系數(shù)的目的。多效蒸發(fā)(MED)
系統(tǒng)補充熱源為汽輪機乏汽和煙氣。
以浙江某環(huán)保熱電有限公司為例．熱電公司選用了無錫
華光鍋爐廠生產(chǎn)的生活垃圾循環(huán)流化床鍋爐UG_450—75，
5．3，485一F2．主蒸汽流量75t／ll，溫度485℃，給水溫度150℃，
處理生活垃圾450刪。若按上述工藝進行余熱利用。配套抽
凝式汽輪機C12-4．9，0．294。額定抽汽量50t，h．最大抽汽量
70tJ，}l，凝汽量5．25t，II。假設(shè)蛇圾滲濾液處理量為200洲．運
用多效蒸發(fā)(MED)工藝蒸發(fā)、濃縮垃圾滲濾液．所需的熱量
約1．4×l06lI【J／h。當(dāng)汽輪機排汽壓力在0．008MPa時．乏汽每凝
結(jié)l奴可釋放熱量約2395I【J，凝結(jié)乏汽約0．59t即可釋放熱
量1．4×1嗍，而汽輪機乏汽的凝汽量5～25t，11．顯然能保證滲
濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝對熱量的需求。
3生活垃圾氣化發(fā)電余熱利用工藝
近年來，垃圾熱解～焚燒技術(shù)是備受關(guān)注的熱點技術(shù)。
垃圾氣化爐的爐型多種多樣．垃圾中有機物在還原性氣氛下
與氣化劑反應(yīng)生成的燃氣成分主要有CO、CH4、H：、C』。等，
氣化爐的氣化效率約≥72％，產(chǎn)油率約5％一20％．煙氣中二
惡英的排放量可以控制在0．01ng—rI'EQ，m3以下，熔融渣中二
惡英的排放量為O．0002n∥g左右，爐渣的熱灼減率≤3％。而
生活垃圾氣化發(fā)電工藝目前應(yīng)用較少．但可作為一個發(fā)展方
向。預(yù)處理丁藝一般經(jīng)過分選、烘干、粉碎、加壓成型等工序。
垃圾在氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的可燃氣體．經(jīng)過脫焦油處理后，可進
入燃氣輪機內(nèi)燃燒．燃燒溫度可達1300～1400℃左右．燃氣
2012，No，4．
輪機高速旋轉(zhuǎn)向外輸出機械能，帶動發(fā)電機進行發(fā)電，由燃
氣輪機排出約390～550℃的高溫?zé)煔膺M入燃氣輪機余熱鍋
爐．加熱鍋爐給水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再進入汽輪機內(nèi)，將蒸汽的
內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能，帶動發(fā)電機進行發(fā)電。采用燃氣一蒸汽聯(lián)
合循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)，通常比單一的蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效
率可提高約8～lO％以上，而單一的蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電
效率僅在25％左右，并且非常環(huán)保，可減少二惡英產(chǎn)生。同樣
可利用汽輪機的乏汽用于滲濾液蒸發(fā)、濃縮處理工藝，多效
蒸發(fā)(MED)系統(tǒng)補充熱源為汽輪機乏汽和燃氣輪機排出的
煙氣。本生活垃圾余熱利用工藝具有較佳的熱能利用率。
換熱過程：生活垃圾在生活垃圾氣化爐內(nèi)被熱解出可燃
l一燃氣輪機余熱鍋爐2一汽輪機3一發(fā)電機I 4一蒸發(fā)器5一給水預(yù)熱器
6一滲濾液池7一生活垃圾氣化爐8一燃氣輪機9一發(fā)電機Ⅱ10一燃燒室
ll一壓氣機12一凝汽器
圈3生活垃圾氣化發(fā)電余熱利用工藝流程
氣體，進入燃氣輪機內(nèi)燃燒．排出高溫的尾氣進入余熱鍋爐
內(nèi)將熱量傳遞給鍋爐給水。形成蒸汽進入汽輪機膨脹做功。
利用汽輪機排出的乏汽和垃圾滲濾液中蒸發(fā)出的蒸氣混合
在一起，將熱量傳遞給垃圾滲濾液，使垃圾滲濾液蒸發(fā)、濃
縮。為提高向滲濾液傳熱熱源溫度．在燃氣輪機余熱鍋爐尾
部煙道設(shè)置了過熱器．將煙氣熱量傳遞給從滲濾液中蒸發(fā)出
來的蒸汽使溫度提高。達到蒸汽發(fā)生器的傳熱溫差增大．提
高傳熱系數(shù)的目的。
4結(jié)束語
通過對生活垃圾的資源化利用．既可以解決垃圾圍城的
局面，又可以使它變廢為寶．成為人類永不枯竭的能源．真正
實現(xiàn)生活垃圾的“無害化、減量化、資源化”。為焚燒好生活垃
圾．提高熱能利用效率和控制污染物的排放．人類在不斷的
摸索新技術(shù)、新工藝．不斷的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。本文提出
了幾套將現(xiàn)行先進技術(shù)合理組建的生活垃圾處理工藝．以追
求生活垃圾焚燒處理的余熱利用率．降低生活垃圾處理工程
的運營成本，為工程技術(shù)人員對生活垃圾處理工藝的選用提
供參考。
參考文獻
l 白良成．生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)．中國建筑工業(yè)出版社．2∞9
2 方建隼．揚振良．陳梅銘．等-350。500測生活垃圾焚燒循環(huán)流化床
鍋爐技術(shù)．環(huán)衛(wèi)科技罔．2007
3王年．胡建杭，王海瑞．城市生活垃圾直接氣化蒼融焚燒技術(shù)．冶金
工生出版社．2004
4贍秀千．燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)．中國電力出版社．2010

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