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适合中国国情的生活垃圾循环流化床焚烧发电集成技术

作者:严建华 池涌 李晓东  来源:互联网  发布时间:2008-4-16 15:07:45

摘要:生活垃圾的高效、清洁处置是提高我国居民生活环境质量,建立和谐社会过程中迫切需要解决的核心问题之一。本文首先介绍了浙江大学能源清洁利用国家重点实验室开发的具有自主知识产权、适合中国国情的生活垃圾循环流化床焚烧发电集成技术。该技术针对中国生活垃圾多组分、大尺度、异比重、高水分和低热值的特性,通过焚烧锅炉的特殊设计以及燃烧工况优化组织,开发了基于循环流化床的生活垃圾焚烧发电集成系统,并形成了先进的污染物控制技术,目前该技术已累计推广应用12座垃圾焚烧发电厂28台焚烧锅炉。根据国家发展可再生能源和建设新农村的战略部署,结合浙江大学在生活垃圾焚烧技术领域取得的研究成果和成功的工程应用经验,本文提出了基于循环流化床的生活垃圾与农林生物质废弃物混烧的技术工艺路线。
关键词:生活垃圾;生物质;焚烧;污染控制
1我国生活垃圾处置背景
随着我国经济的高速发展,人民的生活水平迅速提高,城市化进程不断加快,城市垃圾产生量急剧增加,据统计,2005年全国660多个城市的生活垃圾年产量约1.56亿吨,生活垃圾的无害化、资源化、减量化处理是实现我国经济的可持续发展、提高居民生活环境质量,建立和谐社会的核心问题之一。
目前,世界范围内的生活垃圾处理方法以填埋、堆肥和焚烧三种形式为主。其中焚烧技术由于占地小、处置效率高、减容大和可资源化利用等特点,得到了快速的发展。根据建设部统计数据,2004年,我国661个城市建有各类生活垃圾焚烧处理场54座,处理能力1.69万吨/日,处理量449万吨,占集中处理率的7.1%。而2005年一年全国新增生活垃圾焚烧处理厂12座,年处理量780万吨,占集中处理率的10%。从可持续发展战略角度,生活垃圾处理的目标应该是实现无害化、资源化和减量化,焚烧法处理生活垃圾是实现无害化、资源化和减量化的快捷和有效技术。


图1中国生活垃圾焚烧发电厂发展趋势
数据来源:建设部官方网站
浙江大学能源清洁利用国家重点实验室从上世纪90年代初开始,以流化床为基础,进行生活垃圾焚烧处置的系统研究工作。开发的异重循环流化床生活垃圾焚烧技术依据国家产业发展政策,通过掺烧少量辅助煤,有效地克服了现阶段我国生活垃圾不分类、水分高、组分复杂的问题,实现了低热值垃圾的稳定高效清洁燃烧,同时通过煤中S的抑制作用,达到了极低的二恶英排放浓度,真正实现了我国生活垃圾的高效清洁处置。经过近10年完善与改进,形成了能适合大中城市,具有我国特点的生活垃圾焚烧发电集成体系,并已经成功应用于12座垃圾焚烧厂,28台焚烧炉,市场占有率超过20%,为我国垃圾焚烧技术的国产化和产业化推广做出了贡献。
近年来,随着能源与环境问题的日益凸显,世界各国都在大力发展清洁可再生能源,本文结合多年来生活垃圾与煤混烧技术研究的成果和成功经验,考虑到作为农业大国,长期来量大面广的农林废弃物没有得到妥善处置,为此,结合我国新农村建设的战略方针,提出了基于循环流化床的生活垃圾与农业生物质废弃物混合焚烧的工艺路线,该工艺不仅可以充分利用生物质挥发份高、热值稳定的优点来保证低热值生活垃圾的稳定燃烧,同时有效地解决了单一生物质焚烧所存在的易结焦、碱金属腐蚀严重等问题。这对于推动我国可再生能源的发展具有重要意义。
2浙江大学生活垃圾焚烧发电集成技术创新
浙江大学清洁能源利用国家重点实验室作为我国清洁燃烧技术的核心研究基地,经过十多年的潜心研究与工程应用,形成了完善的生活垃圾焚烧发电集成技术体系,其核心创新点包括:
(1)采用异比重循环流化床的稳定燃烧,通过流化床布风板的特殊设计,防止垃圾大块在床内的沉积和轻垃圾成分的偏析,保证稳定燃烧。
(2)通过混烧少量的辅助煤实现二恶英污染物的极低排放,经过多年来关于燃烧过程二恶英排放的研究结果表明,少量辅助煤混烧可以有效地抑制二恶英的生成。试验验证了煤中释放的SO2的存在是抑制二恶英生成的主要原因。同时,SO2可以使催化剂Cu中毒,从而降低了Cu的催化活性。催化剂Cu在二恶英的生成过程中的主要作用体现在催化剂Cu中毒可抑制从头合成和前驱物反应生成二恶英。加入煤后垃圾焚烧产生的二恶英浓度降低的原因还在于燃烧效率的提高,未完全燃烧产生的有机物减少,煤中含有的矿物质吸附催化剂和氯,形成S取代的有机物。
应用浙江大学垃圾焚烧技术已投运的垃圾焚烧炉,烟气中二恶英排放一般远小于0.1n

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