精解 | 垃圾焚烧发电工艺精解

城市垃圾也称为城市固体废弃物。它是指城市居民日常生活丢弃的家庭生活垃圾（包括有机、无机和危险品如干电池、荧光灯管等）与人们吃喝有关的厨房有机垃圾及公共场所垃圾、环卫部门道路清扫物（绿色植物残骸，如草坪除草、树木剪枝、落叶、纸品、塑料制品和尘土等）及部分建筑垃圾的总称。


) D& k/ K- F2 M+ w) ~
卫生填埋，这种方法避免了露天堆放产生的问题，其缺点是建填埋场占地面积大，使用时间短（一般十年左右），造价高，垃圾中可回收利用的资源浪费了；再是焚烧，使垃圾体积缩小50%～95%，但烧掉了可回收的资源，释放出有毒气体，如二恶英、电池中的汞蒸汽等，并产生有毒有害炉渣和灰尘；还有就是堆肥，这种方法需要人们将有机垃圾与其它垃圾分开才行，它具有很好的发展前景。但是根据中国的国情来说分类回收、堆肥、卫生填埋都难以长久实施或者根本无法实现。
* n$ x; X, x2 T$ W5 h) g
. ?% p; p) Q  `6 d垃圾焚烧可谓从国情与需求上满足了现当代发展的需求，所以垃圾焚烧发电行业在现当代得到快速发展。
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01

垃圾焚烧发电工艺

9 U; i$ h: u# |9 ^, z垃圾焚烧发电厂组成：

. Y% D; Y& t5 a5 k) [, q生活垃圾焚烧发电厂包括主体工艺系统、辅助系统和配套设施三大部分。
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. p% ]6 T. o% K& N

一、主体工艺系统

垃圾接收、储存及输送系统

0 U: r+ `0 d4 w% U5 |' P7 h& \; f) A垃圾焚烧系统

, g0 s0 O8 W" C7 x余热利用系统
" D# r; j+ h" x4 d1 E. ^
) V. X- e, Y& w3 ^% W烟气净化系统

灰渣处理系统
) m8 X+ i6 B* I7 s+ g9 E
电力系统
( R$ Z" Z. W/ O* J9 e1 `8 M
低压供配电及电气传动
! l: o! G7 m0 @2 t
自动化仪表及计算机系统
, z( ?& O! W( g$ D8 T9 O

二、辅助系统

& I( s- f# D9 B! t1 V2 ?
辅助燃料系统

0 i# X' F3 ~7 z& r" P* X压缩空气系统

循环水系统

5 o( ]- i3 W9 `$ W! V$ T给排水系统
" N/ \4 _/ |6 r0 t; d2 E/ w
除盐水制备系统

: n3 r* L9 a# F渗滤液处理系统
; a' D  [8 t$ @& G3 o+ g
通风及空调系统

& w* q) h3 X; q* V调度、通讯系统

三、配套设施

/ U# S3 B0 [/ O消防、环境保护、劳动安全防护与办公生活服务设施。
  T4 g4 j. L. o+ B/ S
垃圾接收、储存及输送系统：

& g  A# g+ ]/ v# f该系统主要包括：垃圾称重设施---汽车衡、卸料大厅、卸料门、垃圾储坑、抓斗起重机。

/ x% Q  z2 G1 d9 i4 G1、汽车衡
4 p! A7 U; R; v/ u
汽车衡采用SCS系列浅基坑全自动电子汽车衡，主要由称重秤体、称重传感器、称重显示器、计算机系统等组成。量程根据城市最大型的运输车辆总重确定，称重精度20kg。
+ M. l$ F: V/ B7 ^6 M
2、垃圾卸料大厅
$ |* Q# H' E4 q: r2 P3 T
# s9 c  |% y- m2 P2 X垃圾卸料大厅系运输车卸料周转平台，设行使路线标识和信号灯。卸料大厅长度依据垃圾坑长度与垃圾抓斗检修区域宽度确定，大厅宽度依据城市最大型的运输车总长与转弯半径确定，以保证垃圾运输车能正常卸料和交通畅通。

+ U$ L/ v3 P2 O3、垃圾卸料门

根据项目处理规模和入厂垃圾运输车集中度确定，并满足《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》。可采用电动或液压提升式卸料门。卸料门的开启与垃圾起重机联锁或由垃圾吊操作员控制，通过信号灯指示开闭状态，以调度垃圾车进行卸料，卸料完毕后立即关闭，防止垃圾坑内臭气向外泄露。
( i" Z3 G* Q" p: X" I
4、垃圾坑
1 ?- i" z: V/ ]
. n" e; k8 f3 ^: u3 a* J: {- I$ v垃圾坑有效容量按照5~7天垃圾处理量设置，长度、宽度和深度综合考虑焚烧炉中心间距、垃圾堆存安息角、地质条件以及是否有利于渗滤液排出进行确定。垃圾坑除起到储存、调节垃圾数量的作用外，便于对垃圾进行搅拌、混合和脱水，起到对垃圾品质的调节作用。
* r! g) x8 Z: l! X5 h& O
% W0 D& f3 v8 ~& ]: M  u5、垃圾起重机
7 l% [4 ^: k* v
垃圾抓斗起重机，用于垃圾的给料、堆垛、移料和混料，采用半自动或全自动控制，安装于垃圾坑上部。抓斗起重机的单台处理能力和数量依据项目日处理规模确定。
9 t6 e2 t- m3 g  X
1 U- u0 m7 J: W3 B1 m

02

烟气净化处理

# M2 k0 d* U8 n  {% J# |
5 h8 c7 d+ w( F: B4 e/ l6 Y1 V- J生活垃圾焚烧产生的烟气含有氯化氢、二氧化硫、氮氧化物、 硫化氢、一氧化碳、重金属、飞灰、二噁英等有害物质。
+ y2 B& h' u* m
垃圾焚烧厂烟气排放指标需满足的最低标准：《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）。
& A+ g  m4 |5 L, W6 A  g9 c  B4 E  j
每条垃圾焚烧线分别配置1套独立的烟气净化处理线，经净化处理后的烟气通过引风机、80米烟囱排入大气。
% \" ?9 R5 B3 W3 _' P$ |, l
4 {+ u# ^1 h; G! Q, E每条焚烧线引风机出口水平烟道（直管段长度需满足测量精度要求）或烟囱分别设置1套独立的烟气在线监测仪，以连续监测每条焚烧线的烟气排放指标。
) j/ m" h0 }, U' G7 Q6 v
采用德国马丁半干法烟气净化技术，即“半干法喷雾塔+活性炭吸附+布袋除尘器” 工艺。

9 S8 l# j# ~  Z9 _1 `& H1 K烟气净化流程如下图：


$ B  L7 b0 v1 ]1 Y* A) I4 ?1 r

一、喷雾塔

, o7 X2 S2 x( U# o$ h) @锅炉出口温度为210℃的烟气自顶部导入喷雾塔，喷雾塔顶部导流片使烟气进入喷雾塔后形成旋转紊流流动，喷雾塔的顶部布置石灰浆液喷雾机，将石灰浆液粉碎成直径为50微米以下的雾滴，以大大提高石灰浆液的比表面积和增加烟气中酸性气体分子与石灰浆液中氢氧化钙分子接触的面积和接触的时间，以确保较高的反应效率，酸性气体与石灰浆液的反应后生成粉尘颗粒，当烟气从喷雾塔导出时随着流向的改变，在离心力的作用下，有较多的粉尘脱离烟气掉入灰斗。

* U% w  f3 k4 U6 U喷雾塔的出口设计烟温为150℃，烟气在喷雾塔内的停留时间为27s。
; C  f7 ?% q* |% `& d; }



6 R: h$ o1 D) K3 P2 M7 h8 C

二、布袋除尘器

布袋除尘器型式为下进气、外滤袋、脉冲喷吹清灰；
5 p, q. x, }8 b& A, k$ s
PLC程控：进行定期或压降控制启动清灰系统；
8 l# z) w& Z6 \9 }9 }# o  ~0 y$ [
启动循环预热系统；

袋笼 ：316L不锈钢、碳钢或碳钢镀塑；

. s( m6 O% Y# k/ y; f8 ~6 k滤袋材质：PPS（聚苯硫醚）、玻纤、P84（聚酰亚胺）和PTFE（名四氟乙烯）；
8 m5 U4 v+ v; ]5 N$ O0 ^& @" `$ T
目前，垃圾焚烧项目大多选用PTFE+PTFE覆膜， PTFE经PTFE覆膜处理后，滤料的过滤精度，表面光洁度，耐腐蚀、耐磨、耐酸碱性、韧性和强度均得以大幅度提升，寿命可达4年，可实现粉尘零排放。
( N! M: j1 i* ]$ x
6 g+ A% p# f7 M
* K8 t' F% i2 `' N8 V* W( @6 R
  n$ R1 [! N5 v1 _) D
6 u9 L0 M8 S/ Z6 E
+ K* [! ]! x( l6 \  l
% V% x6 |) D+ t: b9 C2 r

三、石灰浆液储存制备系统与活性炭喷射系统

) |7 g! H% p0 J+ k
5 a; a8 g; M3 u7 H: E* i6 j（1）石灰浆系统
; V4 I- k9 g& x4 J0 _
石灰仓设计容量

熟石灰品质

/ E5 m" N1 n* Y2 i6 f% ]石灰浆液浓度

石灰浆泵的选型

# p# \  ?/ f5 f- q' t. u石灰浆喷入量的控制与耗量预估
- U) J9 T! s4 ^; V
（2）活性炭系统
7 ]& i3 E4 ]" Y* V5 }3 N. I
活性炭仓设计容量
# G7 t7 E: N3 s
活性炭喷射装置
9 T  V9 d3 e9 j  ^
活性炭计量与耗量预估

四、二噁英的防治

9 k$ P  d7 j7 ~  z, ], Z
9 x5 P; J' q& C. J7 ~7 |" @燃烧室内温度达到850℃区域停留时间≥2s，彻底分解烟气中的二噁英。

二次风调节：保证出口烟气CO浓度≤50mg/Nm3。
2 [  p8 H+ z8 I+ L7 k
当烟气温度降到300～500℃范围，有少量已经分解的二噁英将重新生成，尽量减小余热锅炉尾部截面积，提高烟气流速，减少烟气从高温到低温过程的停留时间，以减少二噁英再生成。

喷雾塔入口烟道布置活性炭导入装置，喷入比表面积大于700m2/g的活性炭以吸附二噁英、重金属。
0 G. J) w- A( |. i
采用高性能袋式除尘器。

4 i2 `- @& A. B

五、脱硝系统

用以去除烟气中氮氧化物，采用的工艺为SCR或SNCR。
7 D2 \) n- f7 U7 ]+ }4 @
6 ]: o, g# C/ V* k0 k（1）SCR（选择性催化还原）脱硝：使用催化剂，还原剂（无水氨、氨水或尿素）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除氮氧化物，SCR系统脱硝效率80~95%。
6 h6 |5 W+ f/ T9 Q
SCR有效反应温度范围较SNCR低的多，约320～400℃。 最普遍使用的还原剂为氨。
' l) e% D1 D* y' s' c% l; Q  f
（2）SNCR（选择性非催化还原）脱硝：无催化剂的条件下，还原剂（无水氨、氨水或尿素）与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的氮氧化物，SNCR系统的脱硝效率因要求的反应温度较高，因此，垃圾焚烧项目的去除率较低，约40~50%。

反应原理：NOx + 还原剂 → 氮气 + 水；
8 F7 Z' n, r& f; [
反应温度：850℃～1200℃；
. S$ M/ W2 u$ D( p/ Q; \( @+ S. L
" A+ G. A7 `: O& M% T还原剂：氨、尿素；

催化剂：不用催化剂，锅炉炉膛作为反应器，不需要另外的反应器。

. U) k/ k: Y5 D/ [- |7 P, ~! ^

03

主要控制系统

% N9 z1 b6 y6 V( l
/ S2 Y& }3 q" ?! _$ V$ d闭环控制系统(MCS)
6 Y( y: Z! f' f
# M. S+ n6 U" t数据采集系统(DAS) (SOE)

% x: M' _' U. j: @# y0 `5 X0 V. z& T1 y顺序控制系统 (SCS)
( _. z6 I  U" z5 A
/ M3 i3 n9 m) b, t* }) a  V) p锅炉安全保护(FSSS)

' D. d2 R6 {: V7 O3 L+ n汽机联锁保护系统(ETS)

主要控制系统.MCS：



' m: C4 Q( C: H" J: m- ^+ F主要控制系统.DAS：

" a# v" C, K  P9 l+ W* I/ U1、显示

包括操作显示、成组显示、棒状图显示、报警显示、操作指导等；

2、制表记录
, d5 r. h, b6 p* |+ g
6 {% T3 R$ e7 l包括定期记录、事故追忆记录、事故顺序(SOE)记录、 跳闸一览记录等。
  X! s# c  H8 \0 C( G: |3 o# U
3、历史数据存储和检索

4、性能计算

2 {% `! U1 x) [2 z  R: b2 Q主要控制系统.SCS.
$ Q, P; b; |, `$ g- M* M- m6 {
, _! s7 m! u, W- E$ _

给料侧：

0 Z4 L1 q1 ~4 H辅助燃烧功能组

燃料供给功能组
& Y1 h; S# ?5 p. K
炉膛吹扫功能组
" I) L9 z3 a' \2 C% d* n
! X+ M' V8 X  z% `吹灰功能组
7 O  l( ?( J5 J
加砂功能组

石灰石功能组
% r1 c' R# ]$ l5 k# s' n: D
! X3 a) o1 X: M0 Z3 z2 u  |  G' V" D

炉侧：

引风机功能组

二次风机功能组
- z8 O5 ~4 a) J" n% c! y7 O
一次风机功能组

汽包本体控制功能组

, l2 c0 `1 S! k6 J; n$ n1 [锅炉给水功能组

' n1 s+ R! \( ?+ V8 ]. d过热蒸汽功能组
, x! q* k4 y: Z5 g3 c# b# P& r
# H7 ~6 F* Z4 r# O' O; E0 h减温水功能组

烟气功能组

2 [1 S# V# N6 U底灰系统
7 P9 e3 p5 c/ u+ X( v
锅炉连排定排功能组
5 q$ f& v. I  \3 w/ k* _  u
& s+ ?( \4 y# c/ L锅炉FSSS系统

机侧：

凝结水系统

电动给水泵系统
# m+ R) ~# e9 U5 x1 T1 O) n
6 R1 |) L2 w5 o: Q! y( \+ H除氧器给水系统

: T& n3 d& k- q. d3 D) {高压加热器系统

低压加热器系统

汽机润滑油系统

抗燃油系统
  A  j; t8 V5 L+ A  N- V- H3 O: w
循环水系统

) x+ u4 O# U& h/ f真空系统
1 B3 [# d  h0 d) A. ]3 @
汽机ETS系统
  r- v! L" S8 F9 W( [
' \) X; M1 D; J9 E* D, u8 s. K- g$ I主要控制系统.FSSS：
$ f: ], f! z9 \* @
; S1 y! j' V/ o- O油枪和尾部烟道吹扫试验
8 S6 l7 T9 c7 x2 w# V$ F
燃油系统泄漏试验

锅炉点火

锅炉炉膛压力和灭火保护
' v9 H' n. W* W& x
主燃料跳闸MFT

燃烧器控制
# F4 Q# n7 m4 j' v& _
安全门保护

过热器保护

汽包水位保护

/ B" V9 Y7 R2 v6 x0 z/ `" N床温保护
9 b/ A5 H) Q0 D! T  J, a
4 K3 \2 n" B7 J/ @; u# V燃油速断阀的控制
: r2 ?  j8 C# R% y! {5 V
主要控制系统.ETS：
' @+ M6 S; C- L2 ]; i) {
& r0 K; y3 e) P" X9 e5 x/ A$ cETS即汽轮机危急跳闸系统，它接受来自TSI系统或汽轮发电机组其它系统来的报警或停机信号，用于监视汽轮机转速，轴向位移，轴承润滑油压，凝结器真空以及电液调节系统油压。
1 r3 b* |1 x. Q- v4 w6 y5 j
当这些参数中任一个超过运行限额时，系统将发出指令关闭所有汽轮机进汽门，使汽轮机跳闸停机，以保设备安全。
3 W' B" U$ ?+ t( i! a# }7 y0 z

04

二次污染

9 Z! p: U  j2 w) ?" ]1 U
无机有害气体：
2 R6 C4 T6 z" e. y% n1 _" E
0 x+ p, [4 F. S: V) _0 J2 D9 s
6 x$ s, _3 J, @1 Z重金属：

3 N8 a* p8 {2 b1 x( l# A/ K, q' \焚烧过程产生的灰渣(包括炉渣和飞灰)一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐，磷酸盐以及硅酸盐。

8 w% c* O6 g/ Z2 Q: I4 X$ H" h* z* w
# o5 I. r* K, W5 C$ m9 D
有机污染物：
# {( K1 b; x/ q; T0 s$ e
) A  q$ K* C' [0 W7 Y# D9 L二恶英(PCDDs或TCDDs) [多氯代二苯并-对-二恶英]；

呋喃 (PCDFs)；

" a- w0 ^  o+ I2 `多环芳香烃化合物(PAHs)。
( F- E1 E5 [6 M3 {2 `+ \
, t* s) n: ^* V