您好,欢迎来到垃圾发电产业网!
 用户名: 密码: 验证码: 看不清?点击更换
您的当前位置: > 技术论文 > 正文
技术论文
城市生活垃圾焚烧发电在节能减排方面的工程实践
王武忠 方朝军 (杭州锦江集团有限公司,杭州 310005) 摘 要:本文介绍了锦江浙大循环流化床技术处理城市生活垃圾的发展历程,结合杭州锦江集团与浙江大学十多年合作对循环流化床垃圾焚烧技术的工程实践,通过大量的工程应用,在推动环保公益事业的同时,结合企业实际,不断实践节能减排与循环经济示范效应,列举了集团下属部分电厂在节能降耗、技术升级方面的典型案例,根据不断的技术优化升级来提升企业竞争力,说明了垃圾焚烧发电可行性与优越性。 关键词:城市生活垃圾处理 节能降耗 技术优化升级改造 循环经济 1、前言 2005--2009年底,全国城市生活垃圾的年清运量平均为1.54亿吨,每年相当于2000万吨标准煤。城市生活垃圾产生的环境与社会问题,已成为制约我国城市发展的瓶颈问题之一。如何有效地处理这些城市垃圾,使之资源化、减量化和无害化,成为在城市化发展过程中十分关注的问题。要从根本上解决城市生活垃圾对环境造成的严重破坏,从国民经济可持续发展的角度,对垃圾处理的目标是实现无害化、资源化和减量化。因此,利用垃圾焚烧发电(供热)是目前有发展前景的资源综合利用项目,特别针对国内严重缺电、缺乏能源资源的情况下,大力发展可再生能源利用,具有现实意义,一方面可改善我国能源供应结构的多样化,另一方面又为区域污染物治理,保持生态环境质量,提供一个可持续发展的新模式。推广城市生活垃圾的焚烧发电技术,也符合我国政府关于发展资源综合利用产业的鼓励政策。 2、锦江垃圾焚烧技术的工业化实践与技术发展史 2.1循环流化床垃圾焚烧技术工业化实践 杭州锦江集团作为国内最早将循环流化床垃圾焚烧发电技术工业化应用并推广的企业,十余年来同浙江大学等高校和科研单位一起鉴证着循环流化床垃圾焚烧技术的创新与发展。经历了工业化示范阶段、产业化示范阶段、完善提高阶段以及成熟推广阶段,通过不断的创新积累,已形成了代表全国最先进的第八代循环流化床垃圾焚烧发电技术。 迄今为止,杭州锦江集团先后在浙江杭州、山东淄博、安徽芜湖、河南郑州、湖北武汉、云南昆明等地投资建设了40多台循环流化床垃圾焚烧锅炉,处理量和额定蒸发量分别从300-700t/d 和35-55t/h不等,是目前国内拥有垃圾焚烧电厂数目最多(近20家),日处理城市生活垃圾能力最大(17500吨/日)的集团企业。 2.2循环流化床垃圾焚烧技术发展史 循环流化床垃圾焚烧发电技术经过十余年的实践积累和不断技术创新,逐步成熟完善并在垃圾焚烧处理技术中占据了重要地位。整个系统也发生了翻天覆地的变化。比如单台炉垃圾处理量从最早的150t/d到目前处理800t/d;垃圾焚烧掺煤比从早期的45%下降到目前5%,发电原煤耗量降低到150g/Kw.h左右,很大程度的提高了企业的运行经济性。 锅炉分离器从早期没有分离器到下排气中温分离,再发展为目前的上排气高温分离,提高了锅炉效率。排渣方式最初为风冷和气力回送,优化为现在的水冷滚筒式冷却,排渣管也由原来的φ159mm圆管优化为300×600mm的矩形排渣管,更好的解决了排渣堵塞等问题。炉前给料系统由皮带机、链板机、拨料机发展为目前的无轴给料方式,很好的解决了垃圾给料不均匀问题,并降低了炉前给料系统的故障率和减少工人维护工作量。水冷系统从原来的炉内密相区布置横埋管、竖埋管发展为不需要埋管,采用全膜式结构,锅炉水冷系统热膨胀由原来的下支上吊形式发展为目前的整体向下。水冷风室原来为两侧墙为护板焊接,现在已发展为全水冷结构。床下热烟气点火系统通过对燃油及配风系统和点火预燃室结构的一些列优化,更为合理和简单实用。 2.3垃圾焚烧工艺流程 3、城市生活垃圾发电对温室气体减排的作用 3.1生活垃圾焚烧处理与温室气体减排 3.1.1 焚烧发电,200 kWh/t 焚烧发电可以达到250 kWh/t,处理过程中要消耗50 kWh/t,净产出200 kWh/t 3.1.2 卫生填埋, ~0 kWh/t 通过填埋气体发电平均不足25 kWh/t,而扣除填埋作业过程以及污水处理的能源消耗净产出0 kWh/t 3.1.3机械生物处理, -100~100 kWh/t 3.2我国垃圾焚烧发电厂焚烧1吨城市生活垃圾对温室气体减排的贡献 3.2.1发电替代煤约200KW.h;考虑电力结构,相当于减排CO2量150kg 3.2.2生活垃圾如果去填埋,每吨垃圾理论产气100-150立方米填埋气体,其中50%为甲烷,按照填埋场氧化率系数0.5,我国填埋气体平均利用率0.2;温室气体效应按23计算,相当于减排CO2量330-490kg 3.2.3因此,总体温室气体减排量480-640kg CO2 3.3锦江下属电厂目前为减排作出的贡献 美国国家环保局相关负责人表示:它不是垃圾,他是能源;利用每一吨垃圾焚烧后能源,相当于少用一桶石油或者四分之一吨煤炭,这也是对应对气候变化的贡献;杭州锦江下属企业日处理城市生活垃圾能力17500吨,按发电替代煤约200KW.h计算,每天产生电力3500000Kw.h;考虑到电力结构,相当于每天减少二氧化碳排放量2625吨;按全年运行小时7800计,可减排853125吨。 4、下属企业(山东淄博)在节能降耗方面的工程实践 4.1企业简介 该项目于2006年10月16日全面开工建设,总投资2.7亿元人民币,新建3台400t/d循环流化床垃圾焚烧炉,配两台12MW汽轮发电机组及相关环保等配套设施。三炉两机运行可达到日处理城市生活垃圾1000吨,年焚烧垃圾40万吨,供热96万吉焦,发电1.6亿kW.h。 4.2节能降耗方面工程实践 4.2.1 引风机、二次风机安装变频器 技术分析:目前绝大多数锅炉燃烧控制系统中的风量调节都是通过调节风门挡板实现的,这种风量调节方式不但使风机的效率降低,也使很多能量白白消耗在挡板上,为节约电能,提高锅炉燃烧控制水平,增加经济效益,降低生产成本,采用变频调速系统取代低效高能耗的风门挡板,已成为各锅炉使用单位节能改造的重点。 经济效益:锅炉引风机安装变频器后,两台每小时可节约厂用电252kW•h,每年可节约厂用电220万kW•h,节约成本131万元人民币;锅炉二次风机安装变频器后,两台低压变频器每小时可节约厂用电44kW•h,每年可节约厂用电38.54万kW•h,每年节约成本22.89万元人民币。 4.2.2 安装出渣皮带,完善除渣系统 技术分析:安装出渣皮带后,冷渣器可连续投入使用,可回收部分热量,减少热损失,改善生产环境。 经济效益:安装出渣皮带,投用冷渣器,可使凝结水温从45℃提高到80℃,回收部分热量,减少灰渣散热热损失,每月可节约标煤16t,每年可节约19.39万人民币。 4.2.3 循环水泵改造成高效节能泵 技术分析:新型高效节能泵,包括吸水室、叶轮、泵体、泵体密封环、叶轮密封环,由直锥形吸水室和出口端直管两部分构成,直管段内设倾斜隔板。吸水室出口液流存在周向环量,叶轮入口冲击损失减小,泵效率提高;密封环及加长隔舌处间隙泄漏量减少,泄漏损失降低;密封环密封性能好,使用寿命长,尤其适用于输送介质含固体颗粒的应用场合。具有环保、使用寿命长、免维护、易安装等优点。改造后可节约厂用电量,每天节水288吨,年节水10.5万吨。 经济效益:按一台280kW的循环水泵改造为高效节能泵计算;高效节能泵节电量根据现场实测,改造后所耗电量比改造前平均每小时减少37.17kw.h;每小时节约厂用电37.17 kW•h,按上网电价0.604元/ kW•h计算,每小时可增加收入22.77元; 每年节约22.77×7600=173052元 4.2.4 锅炉尾部受热面装设燃气冲击波吹灰器 #1、#2、#3锅炉尾部受热面积灰比较严重,换热效果差,排烟温度超过180℃,造成排烟热损失大,影响锅炉热效率。 技术分析:锅炉装设燃气冲击波吹灰器后,定期对过热器、对流管束、省煤器进行吹扫,保持受热面清洁,提高换热效果,降低排烟温度。 经济效益:这三台锅炉安装吹灰器后,预计可降低排烟温度10-15℃,每台锅炉提高热效率1个百分点,三台锅炉每年共节约标煤1300多吨。 4.2.5 射水泵改造 (1)改造后射水泵电流由65A降到29A,减少36A。 (2)每小时节电量(kw.h)P=1.732×U×I×COSφ×1000 =1.732×380×36×0.78×1000=18.481kW•h 每小时节约厂用电18.481 kW•h,按上网电价0.604元/ kW•h计算,每小时可增加收入11.16元。 (3)每天节约11.16×24=267.84元。 (4)设备投资:两台射水抽气器,4台射水泵,投资7.8万元。 (5)成本回收期:78000÷(267.84×2)=146(天) 4.2.6 技术改造节能减排及经济效益一览表 序号 项目名称 投资金额 (万元) 年收益 (万元) 环境效益 减排CO2 减排SO2 减排C0 吨 吨 吨 1 二次风机安装变频器 18 23.1 1600 40 320 2 完善出渣系统 10 16.12 1100 80 450 3 循环水泵改造 15 16.12 3000 120 1600 4 加装吹灰器 51 109.2 5000 200 1000 5 射水抽气器技改 10 9.66 1500 75 320 6 引风机电机变频改造 150 131 6250 340 4062 合计 254 305.2 18450 855 7752 5、大力发展循环经济,形成一批循环经济示范性项目;下属某企业(河南郑州)在设备技术升级改造方面的工程实践 5.1企业简介 该公司是一家以焚烧城市生活垃圾发电供热的绿色环保能源企业,总投资3亿元人民币,安装3×650吨/日循环流化床垃圾焚烧炉,配3×12MW汽轮发电机组,每日可焚烧处理城市生活垃圾1950吨。公司所发电力全部上网,余热供邻近企业生产使用,年上网电量1亿千瓦时左右,年对外抽汽供热量338850百万千焦左右;投运9年多来,实现了郑州市区城市垃圾无害化处理和资源化利用,对缓解郑州市工农业用电紧张、实现资源综合利用、节约耕地、保护环境等都有着重要意义。 5.2垃圾焚烧炉节能技术改造 5.2.1示范工程主要建设内容 拆除原有3台350t/d中温中压循环流化床生活垃圾炉,新建3台700t/d中温中压循环流化床生活垃圾炉。本次改造采用的是浙江大学和杭州锦江集团联合开发的第七代异重循环流化床垃圾焚烧技术。将单台 350t/d 炉改造为700t/d异重循环流化床锅炉,速度快、投资省,是解决郑州市和荥阳市垃圾处理现状及开发区内热用户用汽的最佳方法。锅炉及配套设施的技改工程在技术上成熟、可靠。项目完成后,预计每日至少可处理2100吨城市生活垃圾。 5.2.2 循环经济关键技术 2006年国家环境保护总局、国家发改委环发[2006]82号“关于加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知”中明确:“现阶段,采用流化床垃圾焚烧炉处理生活垃圾的发电项目,因采用原料热值较低,其消耗热量中常规燃料的消耗量按照热值换算可不超过总消耗量的20%”,提出了热量比的概念,即从节约能源角度出发,要求尽可能少掺烧原煤量。本次改造将原3台350t/d中温中压循环流化床生活垃圾炉改为3台700t/d中温中压循环流化床生活垃圾锅炉,并改造相关配套辅机,以及其他各有关专业的设计变更,炉内物料分离技术由中温分离改为高温分离,提高了锅炉运行可靠性和运行效率,在锅炉蒸发量小幅降低的情况下大幅增加了单台锅炉垃圾焚烧处理能力,单位产品资源消耗进一步降低,达到国内先进水平。环保指标进一步优化,可减少污染物排放。生产过程中产生的灰、渣可以用作建筑材料,实现了城市生活垃圾的资源化处理。目前,除少量生活用水排放外,生产用水基本实现了回收再利用,基本做到了工业废水的“零排放”。 本次改造完成后我公司锅炉由掺烧原煤20%重量比改造为20%热量比,同时每天可以多烧垃圾1050吨,即增加垃圾处理量一倍,从根本上解决了郑州和荥阳生活垃圾的无害化处理问题,有效减轻了垃圾问题对周围环境乃至郑州市环境造成的严重影响,具有较强的适用性和示范作用。 升级改造的主要项目:垃圾焚烧锅炉、除尘脱硫装置、垃圾预处理系统、垃圾给料与排渣系统、烟气在线监测系统及DCS控制系统等。 5.2.3 升级改造后实际应用效果 2011年5月,郑州市节约能源监测所以郑能审[2011]006号出具了《资源节约与综合利用》审核报告,报告显示,审核期为2011年1月—3月,能源消耗状况:1-3月份共计发电量为3987.758万Kw.h,供电量3149.587万Kw.h,厂用电量838.171万Kw.h,厂用电率21.02%。共计消耗原煤10055吨,垃圾134537吨,发电原煤折标准煤为6895.68吨,发电标煤耗为172.92g/kw.h,供电标煤耗为218.94g/kw.h。 (2011年1月—3月生产情况汇总表如下) 日 期 项 目 1月份 2月份 3月份 合计值 (平均值) 燃料 消耗量(T) 原煤 3629 2519 3907 10055 生活垃圾 44480 36327 53730 134537 合计 48109 38846 57637 144592 生活垃圾掺兑比例 92.46% 93.52% 93.22% 93.07% 产量万kwh 发电量 1336.44 1167.53 1483.78 3987.75 供电量 1028.99 950.64 1169.95 3149.58 厂用电量 307.44 216.88 313.83 838.17 产汽量(T) 73519 58679 83450 215648 外供汽量(T) 10155 1738 11848 23741 原煤平均发热量(Kj/Kg) 24579 24747 24421 24582 垃圾发热量(Kj/Kg) 5356 从上表中可以看出,该公司在审核期间共计产生蒸汽215648吨,完成对外供热23741吨;生产电力3987.75万kw.h,完成供电量3149.58万kw.h。供计消耗燃料总量为144592吨,其中耗用原煤10055吨、生活垃圾134537吨,生活垃圾消耗量占总投入燃料量的93.07%;符合国家相关产业政策及《河南省资源综合利用和热电联产认定实施规程》的相关规定。 6、结束语 垃圾焚烧处理符合我国国情的一种资源化、减量化、无害化的城市生活垃圾处理途径,符合国家能源可持续发展的战略;城市生活垃圾焚烧发电与热电联产、循环经济相结合在市场竞争中更具有一定的优势,尤其是可以根据地区实际,也为老型小型热电厂实施技术升级改造指明了方向。 生活垃圾处理是城市管理和公共服务的重要组成部分,是建设资源节约型和环境友好型社会,实施治污减排,确保城市公共卫生安全,提高人居环境质量的生态文明水平,实现城市科学发展的一项重要工作。 参考文献: [1]我国生活垃圾焚烧处理发展与挑战 中国城市建设研究院 徐海云 2009 [2]循环流化床垃圾焚烧技术的实践与革新 《中国环保资讯》 方朝军,王武忠等 2011
Copyright ◎ 2014 www.powercec.net All rights reserved.垃圾发电产业网 版权所有
客服电话:010-51298742 E-mail:powercec@163.com 常年法律顾问:朱胤丞律师
中华人民共和国电信与信息服务业经营许可证: 京ICP证080402号  京ICP备11040877号  技术支持:佳誉网络
互联网
报警服务