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1、 生活垃圾焚烧关键生活垃圾焚烧关键技术技术中国城市建设研究院有限公司中国城市建设研究院有限公司郭祥信郭祥信 2023.6p 入炉前垃圾管理与预处理入炉前垃圾管理与预处理l 工艺设计工艺设计 垃圾储存池容积:满足垃圾储存池容积:满足5-7天垃圾容量天垃圾容量 渗滤液导排设施设计:侧壁渗滤液导排设施设计:侧壁导排口、池底坡度设计导排口、池底坡度设计 抓斗起重机数量满足对池内垃圾倒垛、混拌需要抓斗起重机数量满足对池内垃圾倒垛、混拌需要 垃圾筛分、破碎、生物干化等预处理系统设计(对流化床焚烧工垃圾筛分、破碎、生物干化等预处理系统设计(对流化床焚烧工艺)艺)l 运行运行 利用抓斗起
2、重机对垃圾池间的垃圾进行分区堆放,同时对垃圾堆利用抓斗起重机对垃圾池间的垃圾进行分区堆放,同时对垃圾堆体进行翻堆充氧,改善堆酵效果,提高入炉垃圾热值。体进行翻堆充氧,改善堆酵效果,提高入炉垃圾热值。定期清理渗滤液导排口附近,减轻导排口堵塞。定期清理渗滤液导排口附近,减轻导排口堵塞。一、焚烧一、焚烧关键技术关键技术对对非均质固体(垃圾)燃烧前的提质非均质固体(垃圾)燃烧前的提质p 焚烧炉焚烧炉设计:设计:适应非均质固体(垃圾)的燃烧适应非均质固体(垃圾)的燃烧 进料:满足均匀进料进料:满足均匀进料 适宜的炉排长度和面积以及炉膛容积适宜的炉排长度和面积以及炉膛容积 炉排移动速度可调炉排移动速度可调
3、 设置干燥段、燃烧段和燃烬段设置干燥段、燃烧段和燃烬段 设置不同阶段的一次风供风调节系统设置不同阶段的一次风供风调节系统一、焚烧一、焚烧关键技术关键技术p 焚烧炉设计焚烧炉设计 适应高挥发分固体(垃圾)的燃烧适应高挥发分固体(垃圾)的燃烧 设置可调节的二次风供风系统设置可调节的二次风供风系统 炉膛主控温度区设计:卫燃带、温度监测点布置、助燃燃烧器设置炉膛主控温度区设计:卫燃带、温度监测点布置、助燃燃烧器设置 自动燃烧控制系统配置:具备固体燃烧控制、气体燃烧控制、自动助燃控制等功能自动燃烧控制系统配置:具备固体燃烧控制、气体燃烧控制、自动助燃控制等功能一、焚烧一、焚烧关键技术关键技术明确明确“8
4、50、2s”的正确含义和准确描述的正确含义和准确描述 锅炉蒸汽参数确定:中温中压、次高温次高压、中温次高压锅炉蒸汽参数确定:中温中压、次高温次高压、中温次高压 受热面计算:合理确定设计热值,按设计热值确定锅炉受热面面积受热面计算:合理确定设计热值,按设计热值确定锅炉受热面面积 受热面布置:防积灰、防冲刷磨损受热面布置:防积灰、防冲刷磨损 受热面管材选择:耐高、低温腐蚀、耐磨损(技术经济分析)受热面管材选择:耐高、低温腐蚀、耐磨损(技术经济分析)二、焚烧二、焚烧锅炉设计关键技术锅炉设计关键技术适应高腐蚀性烟气的换热适应高腐蚀性烟气的换热 三、三、焚烧炉运行关键技术焚烧炉运行关键技术p 焚烧炉启炉
5、焚烧炉启炉 标准要求:欧盟标准:标准要求:欧盟标准:Each combustion chamber of a waste incineration plant shall be equipped with at least one auxiliary burner.This burner shall be switched on automatically when the temperature of the combustion gases after the last injection of combustion air falls below the temperatures set
6、 out in paragraph 2.It shall also be used during plant start-up and shut-down operations in order to ensure that those temperatures are maintained at all times during these operations and as long as unburned waste is in the combustion chamber.国内标准:国内标准:炉膛主控温度区内任一点温度达不到炉膛主控温度区内任一点温度达不到850,不得向炉内投入垃圾;,
7、不得向炉内投入垃圾;启炉操作:启动点火燃烧器,将燃烧器功率调节至较小状态,慢慢将炉衬烘干,逐渐启炉操作:启动点火燃烧器,将燃烧器功率调节至较小状态,慢慢将炉衬烘干,逐渐加大燃烧器功率,使炉膛温度逐渐升高。启动助燃燃烧器,同样方法由小到大调节功率,加大燃烧器功率,使炉膛温度逐渐升高。启动助燃燃烧器,同样方法由小到大调节功率,逐渐使炉膛主控温度区温度逐渐升高直至逐渐使炉膛主控温度区温度逐渐升高直至850才能进垃圾。才能进垃圾。助燃燃烧器负荷逐步升高助燃燃烧器负荷逐步减小垃圾量逐步增加不得进垃圾 三、三、焚烧炉运行关键技术焚烧炉运行关键技术p 焚烧炉燃烧工况控制焚烧炉燃烧工况控制 手动控制:根据预测
8、或检测垃圾热值、容重等特性调整控制炉排上垃圾厚度、垃圾燃手动控制:根据预测或检测垃圾热值、容重等特性调整控制炉排上垃圾厚度、垃圾燃烧火焰位置、各段一次风量、二次风量等,使垃圾燃烧稳定,烧火焰位置、各段一次风量、二次风量等,使垃圾燃烧稳定,主控温度区主控温度区温度维持在温度维持在850以上。以上。自动控制:自动控制:手动调好后,逐步投入手动调好后,逐步投入自动燃烧控制系统。根据设定的控制模式实现垃圾自动燃烧控制系统。根据设定的控制模式实现垃圾特性变化时维持炉排上垃圾焚烧的稳定(焚烧速率、热输出、炉渣热灼减率等),进而特性变化时维持炉排上垃圾焚烧的稳定(焚烧速率、热输出、炉渣热灼减率等),进而实现
9、炉膛主控温度区温度的稳定并满足规范要求(实现炉膛主控温度区温度的稳定并满足规范要求(850)。)。做到任何工况下燃烧稳定、温度达标做到任何工况下燃烧稳定、温度达标 三、三、焚烧炉运行关键技术焚烧炉运行关键技术p 炉渣检测与反馈炉渣检测与反馈 取样制样:取样制样:24内等时间间隔取样;混合、破碎、缩分。内等时间间隔取样;混合、破碎、缩分。实验室检测:取三个平行样分别检测,取三个数据平均值。实验室检测:取三个平行样分别检测,取三个数据平均值。数据反馈:数据由于指导焚烧炉燃烧工况调节。数据反馈:数据由于指导焚烧炉燃烧工况调节。p 气体不完全燃烧产物气体不完全燃烧产物检测与反馈检测与反馈 在线监测在线
10、监测CO/TOC:数据用于控制主控温度区温度和二次风量。:数据用于控制主控温度区温度和二次风量。生活垃圾焚烧灰渣取样制样与检测生活垃圾焚烧灰渣取样制样与检测CJ/T531-2018减少减少不完全燃烧是不完全燃烧是二恶英控制的关键二恶英控制的关键 三、三、焚烧炉运行关键技术焚烧炉运行关键技术p 焚烧炉停炉焚烧炉停炉 标准要求:欧盟标准:标准要求:欧盟标准:Each combustion chamber of a waste incineration plant shall be equipped with at least one auxiliary burner.This burner sha
11、ll be switched on automatically when the temperature of the combustion gases after the last injection of combustion air falls below the temperatures set out in paragraph 2.It shall also be used during plant start-up and shut-down operations in order to ensure that those temperatures are maintained a
12、t all times during these operations and as long as unburned waste is in the combustion chamber.国内标准:国内标准:停炉前,将炉排上的所有垃圾燃尽,垃圾燃尽前炉膛温度应保持停炉前,将炉排上的所有垃圾燃尽,垃圾燃尽前炉膛温度应保持850以上;以上;停停炉操作:炉操作:停止向炉排推垃圾,调整炉排使垃圾燃烧位置保持正常停止向炉排推垃圾,调整炉排使垃圾燃烧位置保持正常,监控炉膛主控温度区温度,当,监控炉膛主控温度区温度,当低于设定值(如低于设定值(如880)时,启动助燃)时,启动助燃燃烧器,维持上述温度在燃烧
13、器,维持上述温度在850以上,直至炉排上的垃圾烧完。以上,直至炉排上的垃圾烧完。四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p脱酸脱酸 半干法系统设计:半干法系统设计:根据旋转雾化器喷射半径确定反应塔内径,石灰浆雾滴不要喷到塔壁上根据旋转雾化器喷射半径确定反应塔内径,石灰浆雾滴不要喷到塔壁上;根据空塔烟气停留时间(一般不小于根据空塔烟气停留时间(一般不小于15s)和烟气量确定反应塔有效高度;)和烟气量确定反应塔有效高度;根据酸性气体(根据酸性气体(HCl和和SO2)反应时间、水完全汽化时间、烟气降温需求验算塔高是否足够。)反应时间、水完全汽化时间、烟气降温需求验算塔高是否足够。半干法系统运行:半干
14、法系统运行:调整旋转雾化器转速、石灰浆喷射量和使喷水量,使各项满足要求(达到脱酸效率、水分完全汽化、烟调整旋转雾化器转速、石灰浆喷射量和使喷水量,使各项满足要求(达到脱酸效率、水分完全汽化、烟温降到设定值)。温降到设定值)。用渗滤液浓缩液制石灰浆问题:可能增加烟气中重金属和用渗滤液浓缩液制石灰浆问题:可能增加烟气中重金属和TOCTOC含量。建议加强重金属和含量。建议加强重金属和TOCTOC监测。监测。半干法半干法的关键是脱酸、的关键是脱酸、降温、水蒸发同时达降温、水蒸发同时达要求要求 四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p脱酸脱酸 干法系统设计:干法系统设计:采用气力输送系统供应石灰粉或小
15、苏打粉,采用扩散效果好的工业喷嘴作为粉料喷射器;采用气力输送系统供应石灰粉或小苏打粉,采用扩散效果好的工业喷嘴作为粉料喷射器;管路设计考虑避免造成粉料堵塞;管路设计考虑避免造成粉料堵塞;干法系统运行:干法系统运行:启炉前启动干法系统,向布袋除尘器预喷涂粉料,作为半干法系统启动前的辅助脱酸。启炉前启动干法系统,向布袋除尘器预喷涂粉料,作为半干法系统启动前的辅助脱酸。烟温高于烟温高于160160时,建议采用小苏打干法。时,建议采用小苏打干法。采取防粉料吸潮措施。采取防粉料吸潮措施。干法脱酸干法脱酸是辅助是辅助 四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p颗粒物脱除颗粒物脱除 布袋布袋除尘器除尘器设计
16、:设计:选择耐温耐腐蚀布袋材料;选择耐温耐腐蚀布袋材料;设计烟气过流速度不宜过大(即总布袋过滤面积满足要求);设计烟气过流速度不宜过大(即总布袋过滤面积满足要求);烟气在布袋之间均匀分配;烟气在布袋之间均匀分配;布袋除尘器运行:布袋除尘器运行:启炉前做石灰粉和活性炭预喷涂;启炉前做石灰粉和活性炭预喷涂;确定最佳清灰间隔;确定最佳清灰间隔;布袋破损监测与更换。布袋破损监测与更换。四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p脱二恶英和重金属脱二恶英和重金属 系统设计:系统设计:采用气力输送系统供应活性炭粉,采用扩散效果好的工业喷嘴作为粉料喷射器;采用气力输送系统供应活性炭粉,采用扩散效果好的工业喷嘴
17、作为粉料喷射器;管路设计考虑避免造成粉料堵塞;管路设计考虑避免造成粉料堵塞;选择精确度高的活性炭计量设备及给料控制设备。选择精确度高的活性炭计量设备及给料控制设备。系统运行:系统运行:启炉前启动活性炭喷射系统,向布袋除尘器预喷涂活性炭粉,改善启炉过程中二恶英和重金属去除效果。启炉前启动活性炭喷射系统,向布袋除尘器预喷涂活性炭粉,改善启炉过程中二恶英和重金属去除效果。焚烧厂运行第一年,分季节进行活性炭喷射量和二恶英排放浓度关系试验,摸索活性炭最低喷射量。焚烧厂运行第一年,分季节进行活性炭喷射量和二恶英排放浓度关系试验,摸索活性炭最低喷射量。四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p脱脱NOxSN
18、CR系统设计:系统设计:多断面布置还原剂喷嘴多断面布置还原剂喷嘴;选择雾化效果好的工业喷枪;选择雾化效果好的工业喷枪;考虑良好的喷枪冷却效果以及喷枪可伸缩功能。考虑良好的喷枪冷却效果以及喷枪可伸缩功能。SNCR系统运行:系统运行:根据炉膛温度分布选择适宜的还原剂喷射断面和喷射点,做到多点喷射、每点少喷,减少氨逃逸。根据炉膛温度分布选择适宜的还原剂喷射断面和喷射点,做到多点喷射、每点少喷,减少氨逃逸。SNCR的关键是多点的关键是多点喷射喷射 四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p脱脱NOxSCR系统设计:系统设计:催化剂选型:适合温度、活性、比表面积、尺寸、阻力;催化剂选型:适合温度、活性、
19、比表面积、尺寸、阻力;反应器设计:烟气流速(烟气停留时间)、催化模块布置反应器设计:烟气流速(烟气停留时间)、催化模块布置(多层布置)、流场模拟;(多层布置)、流场模拟;喷氨装置设计:喷氨混合器选择,保证氨与烟气充分混合。喷氨装置设计:喷氨混合器选择,保证氨与烟气充分混合。SCR系统运行:系统运行:根据催化剂活性控制喷氨量,每年做催化剂活性试验。根据催化剂活性控制喷氨量,每年做催化剂活性试验。烟气温度控制,使烟温满足催化剂最佳反应温度。烟气温度控制,使烟温满足催化剂最佳反应温度。监测反应器差压,定期吹灰,保证烟气停留时间。监测反应器差压,定期吹灰,保证烟气停留时间。SCR的关键是烟温控制的关键
20、是烟温控制和催化剂保护和催化剂保护 四四、烟气净化、烟气净化关键技术关键技术p烟气净化各工艺间的协调控制烟气净化各工艺间的协调控制 烟气净化总体工艺确定需考虑多种因素:排放标准、烟气净化总体工艺确定需考虑多种因素:排放标准、污染物总量控制要求、能耗要求、经济承受能力等。污染物总量控制要求、能耗要求、经济承受能力等。脱酸与布袋除尘器协调;脱酸与布袋除尘器协调;活性炭喷射系统(二恶英和重金属脱除)与布袋除活性炭喷射系统(二恶英和重金属脱除)与布袋除尘器协调;尘器协调;SNCR与与SCR的协调;的协调;半干法、干法与湿法脱酸的协调半干法、干法与湿法脱酸的协调。流程越长越好?流程越长越好?总结总结p
21、生活垃圾挥发分高,固体着火燃烧过程中不完全燃烧气体产生量大,焚烧炉上部生活垃圾挥发分高,固体着火燃烧过程中不完全燃烧气体产生量大,焚烧炉上部(后部)需要有足够的空间(烟气(后部)需要有足够的空间(烟气停留停留2s)维持足够的温度(维持足够的温度(850以上)以上),使,使不完不完全燃烧气体全燃烧气体完全燃烧完全燃烧。焚烧炉在。焚烧炉在任何工况任何工况下都要满足下都要满足 烟温和停留时间的要求。烟温和停留时间的要求。p 生活垃圾成分复杂、不均匀(热值、含水、尺寸、燃点、燃烧时间等),垃圾入炉生活垃圾成分复杂、不均匀(热值、含水、尺寸、燃点、燃烧时间等),垃圾入炉前需匀化,焚烧炉性能需前需匀化,焚烧炉性能需适应非均质物料燃烧适应非均质物料燃烧。焚烧炉运行需要。焚烧炉运行需要不断地调节运行参不断地调节运行参数(自动数(自动/手动)手动),使垃圾稳定燃烧。,使垃圾稳定燃烧。p 启停炉控制是垃圾焚烧炉运行的关键,需遵守启停炉控制是垃圾焚烧炉运行的关键,需遵守“垃圾在,高温在垃圾在,高温在”的原则。的原则。p 生活垃圾焚烧烟气污染物多,烟气净化需采用除尘、脱酸(生活垃圾焚烧烟气污染物多,烟气净化需采用除尘、脱酸(HCl、SO2)、脱)、脱NOx、脱二恶英和重金属的脱二恶英和重金属的综合工艺综合工艺。不必盲目追求长流程。不必盲目追求长流程。谢谢聆听!谢谢聆听!