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        關(guān)于垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化及綜合利用技術(shù)的研究

        2021-11-27 11:02:12朱彬
        魅力中國 2021年31期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        朱彬

        (安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,安徽 蕪湖 241070)

        引言

        中國走綠色發(fā)展道路,倡導(dǎo)節(jié)能減排,控制污染,垃圾焚燒發(fā)電作為現(xiàn)階段生活垃圾處理的主流工藝,全國各個(gè)地區(qū)都積極運(yùn)用。垃圾焚燒發(fā)電的過程中,垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮重要作用,要保證系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與運(yùn)行效率,就需要優(yōu)化系統(tǒng),并對(duì)技術(shù)綜合利用[1]。常規(guī)的垃圾焚燒發(fā)電廠規(guī)模較大,功能比較多,在垃圾焚燒發(fā)電的時(shí)候所涉及到的技術(shù)也很多,對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化以及綜合利用技術(shù)進(jìn)行研究是非常必要的。

        一、垃圾焚燒發(fā)電工藝的流程

        從生活垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成情況來看,主要包括7 個(gè)部分,其中接收以及貯存垃圾的系統(tǒng)的主要功能是將接收的垃圾貯存在指定的位置,然后就進(jìn)入垃圾焚燒系統(tǒng)以燃燒垃圾,垃圾燃燒所釋放的熱量被回收熱量系統(tǒng)收集,利用熱量系統(tǒng)對(duì)熱量予以利用,此時(shí)所產(chǎn)生的煙氣由煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,產(chǎn)生的灰渣由灰渣接收系統(tǒng)處理,對(duì)于整個(gè)的過程都由自動(dòng)控制系統(tǒng)加以控制。這其中,最重要的是垃圾接收以及貯存系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng),垃圾接收以及貯存系統(tǒng)能夠?qū)邮盏睦M(jìn)行分類并貯存,為垃圾焚燒創(chuàng)造良好的條件;自動(dòng)控制系統(tǒng)所發(fā)揮的功能是控制好性能以保證焚燒效率,而且自動(dòng)控制系統(tǒng)還會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生控制作用,促使其他系統(tǒng)之間配合。

        二、垃圾接收以及貯存系統(tǒng)

        (一)在接收垃圾的時(shí)候?qū)诸?/h3>

        垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)營的過程中,主要使用的原料就是生活垃圾,要保證其來源穩(wěn)定才能提高焚燒質(zhì)量。中國的一些城市對(duì)于垃圾已經(jīng)從源頭上分類,但是沒有獲得良好的效果,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是生活垃圾中有多種成分,非常復(fù)雜,而且不同垃圾之間的熱值差距也非常大。在中國的垃圾焚燒發(fā)電廠中,對(duì)于生活垃圾要高效處理,通常所使用的輔助燃料是煤油或者柴油,這樣就會(huì)提高焚燒溫度[2]。中國全面開展環(huán)保方面的工作,對(duì)生活垃圾進(jìn)行分類將全面實(shí)施,所以還會(huì)提升垃圾焚燒的熱值。當(dāng)前來看,垃圾分類不能獲得良好的效果,有關(guān)企業(yè)要確保無法燃燒的垃圾不能進(jìn)入到焚燒設(shè)備中。比如,玻璃材料以及建筑垃圾都是不能燃燒的,焚燒設(shè)備中如果有這些燃料,就不能獲得良好的燃燒效果,甚至影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

        (二)對(duì)垃圾坑按照先進(jìn)先出原則分格化處理

        在焚燒垃圾的時(shí)候,隨著空氣溫濕度大變化,其熱值也會(huì)產(chǎn)生變化。比如,如果是陰雨連綿的季節(jié),垃圾中有較高的含水量,垃圾熱值不會(huì)很高,焚燒的時(shí)候增加難度。對(duì)垃圾實(shí)施分格化管理,促使垃圾熱值穩(wěn)定。有關(guān)企業(yè)在放置垃圾的時(shí)候,可以劃分為四個(gè)區(qū)域,第一天的垃圾在第一個(gè)區(qū)域放置好,第二個(gè)區(qū)域內(nèi)放置第二天的垃圾。先焚燒的是第一天的垃圾,基于先進(jìn)先出的原則焚燒工作。采用這種方式可以有效排出垃圾中的濾液,垃圾還會(huì)發(fā)酵,且保證垃圾熱值的穩(wěn)定,促使垃圾焚燒效率大大提高。

        三、垃圾前處理系統(tǒng)優(yōu)化方法

        垃圾前處理系統(tǒng)主要包括垃圾卸料、垃圾稱重、垃圾貯坑以及操作中所使用的吊車和抓斗。具體的操作中,環(huán)衛(wèi)部門用垃圾車運(yùn)輸生活垃圾到垃圾焚燒發(fā)電廠,在地磅房對(duì)垃圾稱重,經(jīng)過垃圾運(yùn)輸坡道進(jìn)入到主廠房卸料大廳。汽車經(jīng)過垃圾卸料門,卸到貯坑中,在貯坑上方安裝有吊車和抓斗,將垃圾運(yùn)送到焚燒爐中燃燒。

        四、垃圾稱重系統(tǒng)優(yōu)化方法

        垃圾稱重系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分,即汽車衡和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),這部分配置與垃圾發(fā)電廠的規(guī)模有關(guān),汽車衡規(guī)格的選取主要按照規(guī)范最低要求進(jìn)行,也就是說,在選擇的時(shí)候要按照垃圾車最大滿載質(zhì)量的1.3 倍進(jìn)行,按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程,中國多數(shù)垃圾車的額定荷載是24 噸,將車輛自重等去除,總質(zhì)量也可以達(dá)到30 噸。所以,汽車衡規(guī)格選擇40 噸是比較合適的,此時(shí)還要對(duì)大型運(yùn)渣車和石灰車稱重,如果焚燒廠的規(guī)模比較大,可以設(shè)置2 臺(tái)汽車衡,采用一大一小的配置方法,設(shè)備方面的投資可以節(jié)約5%-10%。

        五、垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化方法

        (一)焚燒控制系統(tǒng)優(yōu)化方法

        其一,在對(duì)第一個(gè)焚燒控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中,主要是對(duì)外部焚燒爐溫度加以控制,使其超過850 攝氏度,這個(gè)時(shí)候要對(duì)通風(fēng)量控制好,包括燃料進(jìn)爐的時(shí)間和助燃器反應(yīng)的時(shí)間都要予以控制,由此使垃圾焚燒溫度得到有效控制。此時(shí),就可以將自動(dòng)控制技術(shù)充分利用起來,實(shí)施自動(dòng)投運(yùn)。如果燃燒爐控制的溫度不足850 攝氏度,這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行,往復(fù)操作。

        其二,在對(duì)第二個(gè)焚燒控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中,主要是爐膛中以及二次燃燒室內(nèi)可以分解二惡英。工程角度而言,對(duì)于控制條件需要將爐膛溫度設(shè)置在850 攝氏度,此時(shí)煙氣停留的時(shí)間就會(huì)超過2 秒,使二惡英在高溫環(huán)境中充分分解[3]。如果煙氣停留時(shí)間要再延長(zhǎng)一些,則決定于余熱鍋爐設(shè)計(jì),也決定于制造單位的設(shè)計(jì)以及制造。焚燒爐不足額定焚燒量的時(shí)候運(yùn)行,而且垃圾低位熱值比較低,不足設(shè)計(jì)值的時(shí)候,就要按照自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)所發(fā)出的指令,能夠自動(dòng)啟動(dòng)輔助燃料系統(tǒng),輔助燃燒器自動(dòng)向爐中噴輔助燃料,由此保證爐膛中的溫度超過850 攝氏度,而且維持的時(shí)間要超過2 秒。

        其三,在對(duì)第三個(gè)焚燒控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的過程中,主要是優(yōu)化控制燃料與空氣的混合狀態(tài),采用的方法是將阻燃空氣的速度、時(shí)間和數(shù)量提供給焚燒爐,確保燃料與空氣混合,其狀態(tài)與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合。隨著供風(fēng)量的增加,湍流強(qiáng)度就會(huì)越大,也就越能夠充分混合。按照這一原理,主要是對(duì)系統(tǒng)的燃燒空氣系統(tǒng)加以控制,從其構(gòu)成上來看,包括蒸汽式空氣預(yù)熱器、一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)[4]。其中,先行送風(fēng)的是一次風(fēng)機(jī),當(dāng)進(jìn)入到焚燒爐內(nèi),溫度為850 攝氏度的時(shí)候,二次風(fēng)機(jī)開始送風(fēng),此時(shí)煙氣擾動(dòng)加強(qiáng),煙氣的燃燒時(shí)間延長(zhǎng),燃燒空氣系統(tǒng)得到優(yōu)化。

        (二)分散控制系統(tǒng)優(yōu)化方法

        垃圾焚燒發(fā)電廠中,熱力系統(tǒng)的核心是分散控制系統(tǒng),所以,該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)決定于分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是可以對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控,而且還可以統(tǒng)籌優(yōu)化。分散控制系統(tǒng)的控制范圍中,主要是對(duì)操作站實(shí)施監(jiān)督控制,能夠有效調(diào)節(jié)所有的參數(shù)數(shù)據(jù),包括存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及報(bào)表中的數(shù)據(jù)都可以實(shí)時(shí)采集,輸出監(jiān)視圖[5]。當(dāng)垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行的過程中,對(duì)于流程按照一定的周期循環(huán)控制,避免進(jìn)入過快造成不徹底焚燒,如果非常慢,就會(huì)導(dǎo)致效率過低。當(dāng)前優(yōu)化分散控制系統(tǒng),就是將該系統(tǒng)導(dǎo)入到各個(gè)熱力系統(tǒng)中,比如,在電氣監(jiān)控中將分散控制系統(tǒng)納入其中,對(duì)中央控制室中的各個(gè)設(shè)備集中控制,將緊急按鈕設(shè)置好,如果分散系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生故障,可以自動(dòng)停爐、停機(jī)。通過對(duì)分散控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,以保持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

        六、資源循環(huán)利用技術(shù)

        (一)回收爐渣

        生活垃圾焚燒爐在焚燒的過程中會(huì)有爐渣產(chǎn)生,其中含有的成分很多,諸如玻璃、熔渣、陶瓷、各種可燃物以及金屬等等,在爐渣中主要包括硅元素、鋁元素和鈣元素,可以運(yùn)出廠外,用于回收金屬或者制磚,由此實(shí)現(xiàn)爐渣的綜合利用[6]。

        (二)梯級(jí)回收排污水

        循環(huán)水冷卻系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中會(huì)排出污水,其有很高的含鹽量,懸浮物也比較多,并沒有其他的污染物,如果電廠中的用水點(diǎn)對(duì)水質(zhì)沒有很高的要求,就可以將這些污水充分利用起來[7]。比如,用于沖洗卸車平臺(tái)、對(duì)爐渣冷卻處理、鍋爐排污冷卻水、廠區(qū)綠化用水、沖洗車輛以及澆灑道路等等。循環(huán)利用排污水,工業(yè)新水的用量就會(huì)減少,廠區(qū)外的排污水量也會(huì)減少,這樣做不僅節(jié)約用水,而且具有環(huán)保價(jià)值。餐廚垃圾處理中產(chǎn)生的廢水以及污泥處理中產(chǎn)生的廢水都可以排放到滲濾液處理站中,經(jīng)過處理之后的出水可以用于補(bǔ)充敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用水,流回到冷卻塔中起到補(bǔ)水的作用。滲濾液濃水可以向焚燒爐中回噴并燃燒,防止對(duì)環(huán)境造成污染。

        (三)垃圾焚燒發(fā)電與燃煤機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組結(jié)合使用

        采用焚燒垃圾的方法進(jìn)行發(fā)電,所產(chǎn)生的蒸汽參數(shù)不是很高,如果在項(xiàng)目建設(shè)所在位置的附近安裝有燃煤機(jī)組或者燃?xì)鈾C(jī)組,且為高溫、高壓以上的參數(shù),就可以將這部分蒸汽向高參數(shù)的鍋爐中引入,起到加熱的作用,產(chǎn)生過熱,蒸汽的品質(zhì)就會(huì)有所提高,之后將垃圾發(fā)電機(jī)組所發(fā)的電送回,此時(shí),這部分蒸汽可以被視為高參數(shù)熱力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分[8]。

        (四)飛灰固化之后的利用

        垃圾經(jīng)過焚燒之后有灰渣產(chǎn)生,此時(shí)也會(huì)有飛灰,飛灰當(dāng)中含有各種有害物質(zhì),包括堿金屬和二惡英等等,如果沒有經(jīng)過技術(shù)處理而直接向空氣中排放,必然會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,所以需要對(duì)飛灰進(jìn)行固化處理。在垃圾焚燒的過程中有飛灰產(chǎn)生,使用斗提機(jī)將飛灰輸送到灰倉當(dāng)中,散裝水泥的輸送則使用罐車,發(fā)揮氣力的作用對(duì)散裝水泥進(jìn)行吹送,使水泥進(jìn)入到料倉當(dāng)中[9]。在飛灰穩(wěn)定化站設(shè)置有用于制備螯合劑的槽和用于存儲(chǔ)螯合劑的槽,在各個(gè)倉的下面設(shè)置有電子計(jì)量秤,對(duì)于飛灰與水泥的稱量要按照設(shè)定的比例進(jìn)行,傳輸?shù)交旌蠑嚢铏C(jī)當(dāng)中,物料在混合攪拌機(jī)中經(jīng)過攪拌之后充分混合,并按照比例均勻加入螯合劑溶液,添加一定比例的水,所添加的水泥、螯合劑和加濕水比例與飛灰質(zhì)量接近,分別為水泥10%、螯合劑2%和加濕水30%,穩(wěn)定化產(chǎn)物符合垃圾填埋場(chǎng)控制污染的標(biāo)準(zhǔn),裝入到運(yùn)輸車輛中,運(yùn)輸?shù)教盥駡?chǎng),進(jìn)行填埋處理。

        結(jié)束語

        通過上面的研究可以明確,中國的綠色發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)一步深化,垃圾處理受到高度重視,將垃圾進(jìn)行焚燒發(fā)電,能夠做到變廢為寶,資源循環(huán)利用,讓垃圾創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。當(dāng)前垃圾焚燒發(fā)電廠工程項(xiàng)目越來越多,加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目的管理是非常重要的,由于垃圾焚燒發(fā)電所采用的是垃圾焚燒發(fā)電系統(tǒng)。要更好地發(fā)揮其價(jià)值,就要對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化的同時(shí),還要綜合利用技術(shù),使垃圾處理水平大大提高,保證發(fā)電質(zhì)量。

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