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垃圾焚燒電廠陳腐垃圾焚燒試驗研究

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2021-05-19 15:01:53  作者:《中國電業(yè)》

摘要:為分析陳腐垃圾的焚燒特性,獲取陳腐垃圾焚燒的主要參數(shù),為后續(xù)的陳腐垃圾資源化利用工作提供借鑒,在華南某垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)行了陳腐垃圾焚燒試驗。該次試驗為純燒,時間為期五天,陳腐垃圾為填埋時間(期齡)較短的淺層垃圾,與原生垃圾焚燒特性接近。各項關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常,對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控,初步表明陳腐垃圾的純燒或摻燒是可行的。

關(guān)鍵詞:陳腐垃圾;焚燒特性;垃圾焚燒發(fā)電廠

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,城市化進(jìn)程的加速,人均垃圾產(chǎn)量逐步提高。過去生活垃圾無害化的處理方式常見的是衛(wèi)生填埋,但是填埋處理占據(jù)大量的土地資源。垃圾焚燒發(fā)電廠的建立一直解決的是原生生活垃圾的無害化處理問題,焚燒處理能力通常采用的是整體規(guī)劃、分期實(shí)施,處理規(guī)模適度超前的實(shí)施模式。而高參數(shù)大爐型垃圾焚燒發(fā)電廠的出現(xiàn)為陳腐垃圾資源化利用提供了可靠的試驗條件,對延長填埋場的使用周期,充分發(fā)揮生活垃圾終端處理設(shè)施的綜合效益體提供了可能性。

為分析陳腐垃圾的焚燒特性,獲取陳腐垃圾焚燒的主要參數(shù)及排放特征,為后續(xù)的陳腐垃圾資源化利用工作提供借鑒,2020年3月華南某資源熱力電站在有權(quán)部門同意的前提下,開挖陳腐垃圾送至焚燒電廠進(jìn)行資源化處理試驗。該次試驗為純燒,陳腐垃圾來源為短短期齡的淺層垃圾,與原生垃圾焚燒特性接近。各項關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常,對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控。

1、開挖情況

1.1開挖情況介紹

實(shí)驗前成立協(xié)調(diào)小組,協(xié)調(diào)從開挖轉(zhuǎn)運(yùn)到焚燒試驗全鏈條過程的配合。確定華南某市的北部區(qū)域的填埋場作為開挖試驗點(diǎn),通過試驗調(diào)整,采用兩臺挖掘機(jī)同時裝載垃圾放入自動壓縮式垃圾運(yùn)輸車。根據(jù)開挖場地寬度(約500m2),一小時內(nèi)可同時裝滿5臺運(yùn)輸車。填埋場至焚燒發(fā)電廠單程距離約30公里,往返約1.5小時,2車次/日。本次總共開挖短期領(lǐng)淺層陳腐垃圾3300.91噸,以華南某資源熱力電站#2焚燒爐作為焚燒試驗處理設(shè)施。開挖全過程,使用除臭風(fēng)炮對廠區(qū)進(jìn)行除臭;用煙霧機(jī)對垃圾裸漏面和廠區(qū) 進(jìn)行消殺;使用園林噴霧器對垃圾運(yùn)輸車進(jìn)行車身消毒。

1.2開挖成本

本次開挖試驗,共計20天(其中填埋場A區(qū)域6天,填埋場B區(qū)域14天)。開挖成本共計100.39萬元,具體成本計算匯總表詳見附件。

需要說明的是,該成本為垃圾開挖的直接成本,不包括道路及平臺的構(gòu)建費(fèi)用、管理等費(fèi)用,綜合下來運(yùn)輸費(fèi)用約為3元/公里/噸。

開挖過程存在的問題:本次試驗開挖規(guī)模較小,開挖效率較低,運(yùn)營成本較高;垃圾經(jīng)填埋發(fā)酵后,臭味和沼氣量增加,開膜后對環(huán)境的影響較大;采用挖掘機(jī)抓斗裝載垃圾極易損壞自身設(shè)備及運(yùn)輸車,且運(yùn)輸車采用自動往復(fù)推板式裝載垃圾,耗時長;垃圾運(yùn)輸車司機(jī)需全程站在車箱邊操作自動壓縮裝置;受天氣影響,夏季高溫情況下臭氣更濃烈,且開挖過程中可能存在氣體中毒風(fēng)險;雨天進(jìn)行開挖作業(yè),含水量將增加。

改進(jìn)建議:進(jìn)一步加大開挖區(qū)域的除臭力度,縮小裸露作業(yè)面,同時加大除臭劑的濃度與用量,降低臭氣對環(huán)境的影響;在開挖前,對開挖區(qū)域進(jìn)行氣體濃度檢測;在開挖區(qū)域附近建立垃圾裝運(yùn)臨時中轉(zhuǎn)站,將開挖區(qū)域的垃圾轉(zhuǎn)至中轉(zhuǎn)站后進(jìn)行集中裝車,以提高垃圾的裝車效率;嚴(yán)禁超載垃圾,規(guī)避運(yùn)輸過程的跑冒滴漏而導(dǎo)致交警罰款或居民投訴;提高垃圾運(yùn)輸車的自動裝箱能力,縮短裝車時間。后期可以通過規(guī)?;倪\(yùn)營,提升運(yùn)營效率,降低運(yùn)營成本。

2、焚燒試驗情況介紹

2.1基本情況

華南某垃圾焚燒電廠配備3x750t/d的焚燒線,日均處理量為2250噸。煙氣凈化系統(tǒng)采用“SNCR+半干法脫酸+干法脫酸+煙道活性炭噴射+布袋除塵器”組合式處理工藝,降低煙氣中的氮氧化物、酸性氣體和二噁英及重金屬等物質(zhì)。進(jìn)廠燃料為該區(qū)域內(nèi)生活垃圾,平常摻燒有少量的工業(yè)垃圾和環(huán)衛(wèi)收運(yùn)的餐廚垃圾。2020年3月,在做好安全、環(huán)保達(dá)標(biāo)預(yù)案的前提下,在該垃圾焚燒發(fā)電廠#2焚燒爐對陳腐垃圾進(jìn)行了連續(xù)五天的焚燒試驗,以入爐量計,一共焚燒處理了3045.33噸短期齡陳腐垃圾。陳腐垃圾處理過程如圖1所示。

圖1 垃圾焚燒處理工藝圖

2.2工藝匹配性分析

陳腐垃圾來源是決定后續(xù)資源化利用純燒或摻燒的一個最重要情況,有些陳舊填埋場情況復(fù)雜,陳腐垃圾原始填埋時有覆土覆蓋,整體渣土含量較高,則開挖的陳腐垃圾垃圾必須要經(jīng)篩選機(jī)篩選。但是這個初步篩選只能去除一些體積較大的物質(zhì),不能比較好的去除渣土含量,故要做到精細(xì)化處置則需增加多種分選手段。同時進(jìn)廠焚燒的陳腐垃圾只是開挖垃圾的一小部分,因而具體的成分還是相對復(fù)雜多變,考慮到露天開挖受天氣影響很大,水分變化大,會對燃燒產(chǎn)生不利影響,需要根據(jù)長時間焚燒總結(jié)經(jīng)驗。

理論上,生活垃圾在填埋后,經(jīng)過多年的生物降解后逐步變?yōu)殛惛?。廚余類、紙類降解較快,所占比例逐漸降低,直至全部降解完成;木竹類和紡織類降解緩慢,屬于不易降解物質(zhì);塑料橡膠類、金屬類、玻璃類、磚瓦陶瓷類等物理性態(tài)較為穩(wěn)定,屬于難降解物質(zhì)。剛?cè)雸鎏盥竦纳罾州^大,灰分含量少,隨著陳腐垃圾的易腐物質(zhì)的降解,可帶來含水率的降低、單位體積垃圾的可燃分和灰分比例的提高,進(jìn)而陳腐垃圾的濕基低位熱值相對進(jìn)場垃圾將會提高

表2-1進(jìn)廠陳腐垃圾和原生垃圾主要焚燒特性對比

由表2-1可知,陳腐垃圾垃圾樣品干基高位熱值為19307kJ/kg,濕基低位熱值為7752kJ/kg,同時期在垃圾庫取樣的原生垃圾干基高位熱值為168624kJ/kg,濕基低位熱值為7752kJ/kg。電廠運(yùn)行時考慮最惡劣工況故參考值的選取以低位濕基熱值為主。上述樣品在濕基高位熱值和濕基低位熱值表現(xiàn)差異不大,主要是因為開挖的為短期齡淺層陳腐垃垃圾,原生垃圾因為含水率稍高,廚余類成分尚未分解,含油脂較高,故干基高位熱值略高,這與理論推測一致。

但是需要注意的是,表2-1中陳腐垃圾和原生垃圾樣品含水率都在30%以上,含水率過高同時實(shí)際取樣由于隨機(jī)性,熱值的測試結(jié)果是有誤導(dǎo)性的,不能全面反應(yīng)進(jìn)廠陳腐垃圾的情況。進(jìn)廠的陳腐垃圾含水率過高,同時陳腐垃圾渣土含量較高,造成垃圾在重力作用下容易板結(jié),故在堆料時要考慮盡可能濾掉水分。否則,水分過濾不充分,導(dǎo)致熱值較低,排上預(yù)熱時需要消耗更多熱能。

3.焚燒試驗數(shù)據(jù)分析

3.1 鍋爐

表1 短期齡陳腐垃圾焚燒鍋爐參數(shù)

因為第一天為啟爐試燒,焚燒線處于調(diào)整適應(yīng)期,故沒有直接大規(guī)模投料,為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性DAY1的焚燒參數(shù)不列入對比范圍,僅供參考。表1數(shù)據(jù)分析可知,爐膛溫度、省煤器入口氧量、一次風(fēng)溫度、一次風(fēng)量等參數(shù)與原生垃圾較接近。焚燒填埋垃圾與焚燒原生垃圾的鍋爐參數(shù)無重大變化,但一次風(fēng)壓提高19.38%??赡苄栽蚍治觯禾盥窭?jīng)過發(fā)酵分解后含水率下降,容易燃燒,運(yùn)行調(diào)整時垃圾料層較厚,需要較高的風(fēng)壓。

3.2 污染物排放及環(huán)保耗材

表2 填埋垃圾焚燒污染物排放及環(huán)保耗材表

通過表2數(shù)據(jù)對比可知,填埋垃圾焚燒污染物排放濃度與原生垃圾焚燒相比:1)SO2排放濃度較低,且基本接近,分別為3.65 mg/m3和4.25 mg/m3;2)HCL排放濃度提高38.76%,可能性原因分析:填埋垃圾中含有塑橡類比例上升,垃圾焚燒產(chǎn)生的氯化氫氣體有所增加;3)NOX排放濃度上升26.29%,可能性原因分析:填埋垃圾含有的塑橡類比例上升,氨水耗量下降25.6%。4)環(huán)保耗材整體有所下降,石灰耗量基本相近,分別為12.48kg/T垃圾和12.29kg/T垃圾。

綜合分析污染物排放和環(huán)保耗材,填埋垃圾焚燒總體上污染物排放濃度雖然有所上升,但是環(huán)保耗材下降,這主要是廚余類垃圾經(jīng)過填埋發(fā)酵分解造成的,所有的污染物排放濃度在環(huán)評要求范圍內(nèi),證明短期齡陳腐垃圾的焚燒在工藝上和排放特征上對煙氣凈化系統(tǒng)的影響總體可控,具備大規(guī)模資源化利用的可能性。

3.3 灰渣產(chǎn)生情況

表 3 填埋垃圾焚燒灰渣產(chǎn)生情況

根據(jù)表3數(shù)據(jù)分析對比可知:焚燒填埋垃圾飛灰產(chǎn)率為1.402%,較原生垃圾下降46.07%;焚燒填埋垃圾爐渣產(chǎn)率與原生垃圾相比,提高48.81%。這表明填埋垃圾中土渣比例高于原生垃圾,垃圾焚燒后爐渣較多,灰分較少,所以飛灰產(chǎn)率降低,這與工藝匹配性的分析以及上述焚燒參數(shù)的數(shù)據(jù)契合。

3.4產(chǎn)汽量及風(fēng)機(jī)用電量

表 4 填埋垃圾焚燒產(chǎn)汽量及風(fēng)機(jī)用電量

產(chǎn)汽量和風(fēng)機(jī)用電量是表明陳腐垃圾經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。產(chǎn)汽量是通過垃圾得熱量焚燒后轉(zhuǎn)化成蒸汽產(chǎn)量,進(jìn)而轉(zhuǎn)化成發(fā)電量來體現(xiàn);而風(fēng)機(jī)耗電量則是垃圾好不好燒,歸并到廠用電這個電廠指標(biāo)中。根據(jù)表4數(shù)據(jù)分析可知:陳腐垃圾焚燒噸垃圾產(chǎn)汽量比原生垃圾(2019年平均量)下降10.16%。填埋垃圾焚燒引風(fēng)機(jī)噸垃圾用電量為7.73 度/噸,比原生垃圾增加了20.76%。可能性原因分析:一方面陳腐垃圾焚燒導(dǎo)致煙囪出口煙氣流量較原生垃圾提高了6.41%,增加了引風(fēng)機(jī)耗電量;另一方面是由于陳腐中塑料比例上升,塑料含有較多的氯元素,在垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生氯化物。由于氯化物的熔沸點(diǎn)一般比氧化物低,氯元素促進(jìn)重金屬的揮發(fā),降低飛灰的熔點(diǎn),導(dǎo)致焚燒后煙氣飛灰易粘附在金屬管壁上,加重鍋爐受熱面積灰及增加煙道阻力,提高了引風(fēng)機(jī)電耗。

四、試驗結(jié)論

綜上,本次垃圾焚燒發(fā)電廠陳腐垃圾試驗研究可以得出以下結(jié)論:

(1)短期齡填埋垃圾與原生垃圾的焚燒特性接近,(2)較于原生垃圾,填埋垃圾經(jīng)過充分發(fā)酵后含水率下降,燃燒更為充分,(3)短期陳腐垃圾焚燒其各項煙氣排放關(guān)鍵指標(biāo)無重大異常,對生活垃圾焚燒電廠影響整體可控,(4)短期齡的填埋垃圾進(jìn)行焚燒資源化處理可行,經(jīng)濟(jì)性上是不具備優(yōu)勢的,需要市場化的價格補(bǔ)貼。(5從技術(shù)角度可以探索摻燒工藝,而非僅采用純燒。


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