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图1 工艺流程
1.5 燃煤耦合废弃物发电技术特点
1)处置对象适应性强,同一套设备能适应污泥、生物质、垃圾、碎布料及油泥等多源废弃物的处置。
2)整个处置过程处于负压环境,全组分产物经密闭管道直接输送至炉膛焚烧,无臭气及有机臭水产生。
3)一体化机内部进行了废弃物的干燥、炭化、粉碎及输送的一体化处置。
4)系统电耗小于100 kW•h/t。
5)废弃物燃烧产生的污染物排放指标达到超低排放。NOx排放质量浓度小于50 mg/m3,SO2排放质量浓度小于35 mg/m3,烟尘排放质量浓度10 mg/m3。粉煤锅炉炉膛高温条件遏制了二噁英类物质生成。
6)废弃物蕴含的化学能向电能的转化效率达37%~42%,较垃圾发电厂提高了30%~50%。
7)工艺简捷、占地小、投资省。
1.6 燃煤耦合废弃物发电技术比较
目前,行业内典型的废弃物处置技术中污泥蒸汽干化掺烧、水泥炉窑协同及垃圾发电厂与燃煤电厂城市废弃物前置干燥炭化技术关键参数见表1。表1中燃煤耦合技术的二噁英排放限值参照上海市地方标准《燃煤耦合污泥电厂大气污染物排放标准》(DB 31/1291—2021)。
表1 废弃物处置技术关键参数
2工程技术方案
2.1 锅炉概况
国内某电厂超超临界参数变压运行直流锅炉(HG-3100/27.46-YM3),采用П型布置、单炉膛、水平浓淡燃烧器低NOx分级送风燃烧系统、墙式切园燃烧方式,炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。过热蒸汽调温方式以煤水比为主,同时设置三级喷水减温器;再热蒸汽主要采用尾部竖井分隔烟道调温挡板调温,同时燃烧器的摆动对再热蒸汽温度也有一定的调节作用,在低温再热器入口管道上还设置有事故喷水减温器。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构,燃用贫煤。锅炉主要设计参数见表2。
表2 锅炉主要设计参数
锅炉尾部配套了完善的污染物脱除系统,使大气污染物排放指标达到超低排放水平。其中,采用低氮燃烧器技术及选择性催化还原(SCR)脱硝技术,实现NOx排放质量浓度小于50 mg/m3;采用高效湿法脱硫技术,实现SO2排放质量浓度小于35 mg/m3;采用低低温电除尘器技术及高效除雾器技术,实现烟尘排放质量浓度小于10 mg/m3。
2.2 技术方案
目前,城市废弃物前置干燥炭化技术率先在燃煤耦合污泥发电项目上进行了工业应用,主要包含一体机系统、污泥储存系统及炉烟系统。该项目采用“两炉一机”配置方式,依据《煤的工业分析方法》(GB/T 212—2018)及《燃料元素的快速分析方法》(DL/T 568—2013)等标准,对锅炉入炉煤及污泥进行了检测,详细数据详见表3,技术方案如图2所示。
表3 机组入炉煤及污泥参数
图2 城市废弃物前置干燥炭化技术方案
1)污泥存储系统
配置1套50 m3污泥储仓,为避免腐蚀,增加污泥储仓润滑性,内壁采用内贴2 mm不锈钢或内衬PE板等措施。污泥仓底部布置螺旋给料机,给料机出口污泥经螺旋输送装置进入一体化处理机中处置,系统输送能力为5 t/h。其中,螺旋给料机采用变频方式对给料量进行调节,污泥存储系统占地约5.0 m×10.0 m。
2)一体化处理机
两台锅炉配置1套一体化处理机,由回转干燥段及粉碎输送段组成,回转干燥段功率250 kW,粉碎输送段功率220 kW。一体化处理机污泥处置能力100 t/d,占地面积为5.0 m×12.8 m。
3)炉烟系统
为保证单台锅炉停炉或检修期间,一体化处理机正常运行,5号、6号锅炉都具备抽取600 ℃和350 ℃左右烟气的能力。2种不同温度烟气混合形成500℃左右的混合烟气进入一体化处理机,出口烟气及产物温度约180 ℃,通过管道经增压风机输送至锅炉泥粉燃烧器,进入炉膛进行焚烧处置。增压风机功率为220 kW,采用变频电机。
4)除臭系统
污泥仓及污泥卸料间布置抽气系统,通过风道母管与增压风机入口连接。除臭系统利用抽气形成的微负压防止污泥卸料及存储过程中臭气外逸,且抽集的气体借助一体化处理机出口专门的产物输送管道,送至锅炉炉膛进行焚烧处置。
3 工程应用结果
该项目投运后,污泥处置量约100 t/d,系统电耗约82 kW•h/t。通过DCS系统,对掺烧污泥前后锅炉运行及污染物排放关键参数进行了对比,结果见表4。由表4可见,污泥掺烧前后主辅机运行参数均正常。
表4 锅炉运行及污染物排放关键参数
此外,委托权威机构对锅炉效率、烟囱入口烟气的二噁英及粉煤灰中重金属含量进行了检测。锅炉效率按《电站锅炉性能试验规程》(GB/T 10184—2015)采用反平衡法进行测试;二噁英依据《环境空气及废气二噁英类的测定》(HJ 77.2—2008)进行测试;重金属依据《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》(HJ 766—2015)进行测试。测试结果见表5。由表5可见:掺烧污泥前后,锅炉效率变化幅度较小,下降了0.05百分点,主要因为污泥中的水分及烟气再循环技术等因素导致了锅炉排烟温度的升高;掺烧污泥前后,二噁英及粉煤灰中的重金属含量无明显差别。
表5 二噁英及重金属排放参数
4 结 论
1)燃煤电厂城市废弃物前置干燥炭化技术具有系统简捷、占地小、投资省、处置过程无臭气及有机臭水产生等优点。另外,利用煤粉锅炉炉膛高温条件(1 300~1 500 ℃)遏制了二噁英类物质生成。
2)利用锅炉尾部环保设施使得废弃物焚烧产生的大气污染物达到超低排放水平。
3)利用高参数发电机组提高了废弃物化学能向电能的转化效率,实现了燃煤电厂对不同种类城市废弃物的资源化及无害化处置。
引用本文格式
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