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生活垃圾焚烧处理的余热利用综述

文档作者：卢正良1 刘阳z 李娟z 文档来源： 1湖南省城乡生活垃圾处理处置工程技术研究中心 2湖南现代威保特环保科技有限公司		点击数：	更新时间： 2024年03月05日
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生结垃圾炎桡处理的氽热引用缘迹
卢正良1刘阳z李娟z
(1湖南省城乡生活垃圾处理处置工程技术研究中心
2湖南现代威保特环保科技有限公司湖南长沙410005)
摘要为处置和利用好生活垃圾，目前比较普遍的处理方式是焚烧处理。将潜藏在垃圾内的能量释放出来，为生产、生活
提供能源。阐述3套生活垃圾焚烧处理的余热利用工艺，为生活垃圾焚烧项目的技术方向选择能起到一定参考作用。
关键词生活垃圾能源余热利用
中图分类号：×705 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2012)04—101—02
目前生活垃圾处理主要有填埋、堆肥和焚烧三种较成熟
的方法。焚烧法处理垃圾能彻底杀菌、消毒。可同收其中的热
能，是实现减量化最快捷有效的方法．逐渐成为国内外处理
垃圾的主要方式。生活垃圾在焚烧工艺之前，通常先进行预
处理．将大件垃圾或可回收的垃圾体分选出来．剩余垃圾体
大部分为可燃物再进行焚烧。焚烧生活垃圾．一般认为．垃圾
的低位发热值大于4180kJ／lc异时，燃烧效果较好；当垃圾的低
位发热值低于该值时。需掺煤、油、天然气或其它辅助燃料助
燃。垃圾焚烧设备发展先后经历了炉排焚烧炉、循环流化床
焚烧炉、生活垃圾气化炉。
本文根据不同的生活垃圾焚烧T艺采用不同的余热利
用方式。主要特点：(1)利用垃圾焚烧处理厂的废热资源．采
用多效蒸发(MED)工艺，进行垃圾渗滤液蒸发、浓缩处理．改
变使用传统的渗滤液“生化+膜”处理工艺，降低运营成本、增
强设备的可靠运行性；(2)提高整套工艺的热能利用效率．提
升企业经济效益。
l炉排焚烧炉处理生活垃圾余热利用工艺
生活垃圾炉排焚烧炉要求不掺烧辅助燃料．因此对人炉
垃圾的热值有较高的要求。生活垃圾炉排焚烧炉通常灰渣灼
减率≤3％，t垃圾焚烧产生的二恶英在8．180“一一，I'EQ范
围。我国大部分的生活垃圾含水率接近或超过50％．且低位
发热值一般在2000一3000Id，l【g．无法直接进行燃烧。必须对
其进行预处理以提高入炉垃圾的热值。提高热值的预处理工
艺一般选择“干燥+筛分”。如果对垃圾体进行烘干处理．就
徭要消耗热能来降低其含水率．我们可以利朋垃圾焚烧释放
的余热来用于此T艺，通常J}}j蒸汽或烟气来加热垃圾体．使人
炉前其含水率降低到30％。加热垃圾的过程中．垃圾体中的水
分蒸发出来变成蒸汽，这蝗蒸汽可作为垃圾渗滤液处理的蒸
发、浓缩T艺热源使用。焚烧炉尾部烟气与冷空气在空气预热
器中换热形成高温空气进入炉排焚烧炉。使垃圾提前燃烧．延
长焚烧炉内燃烧时间．也提高了焚烧炉内的燃烧温度。
换热过程：焚烧炉尾部烟气的热量传递给蒸汽加热器内
的蒸汽。形成过热蒸汽，过热蒸汽与垃圾体直接接触换热．同
时将垃圾体内的水
蒸发出来．垃圾体蒸
发出来的蒸汽和渗
滤液中蒸发出来的
蒸汽混合在一起将
热量传递给垃圾渗
滤液．多余蒸汽将热
量传递给冷却系统．
释放其汽化潜热．最
终凝结成水而排出．
渗滤液受热变成蒸
汽。
以湖南某县生
活垃圾无害化处理
项目为例．按上述工
l一垃圾烘干器2一蒸汽发生器3一渗滤液
池4一蒸汽加热器或余热锅炉5一空气预
热器6一给永预热器7一生活垃圾炉排焚
烧炉
圈l 生活垃圾炉排焚烧妒余热
利用工艺漉程圈
艺进行余热利用。处理生活垃圾规模300删。经预处理工艺
的生活垃圾干燥一筛分一塑料风选后．入垃圾炉排焚烧炉的
可燃物量约100W。原生垃圾含水率为48％，在垃圾堆放料
坑可滤去5％的水分．进入垃圾烘干器的垃圾含水率约为
43％。垃圾在烘干器内脱水约13％．可形成12l℃左右的过热
蒸汽约2113kg，h，垃圾体内水分汽化所需热量约5．6×10q，
h。通过冷却系统和渗滤液多效蒸发系统吸热．垃圾体内水分
形成的蒸汽又被冷凝下来．释放出气化潜热。渗滤液的处理
规模1501．／d，采用多效蒸发(MED)的节能T艺蒸发、浓缩垃
圾渗滤液．多效蒸发系统所需热量约1．1×106Id，h，需要常压
下12l℃的过热蒸汽量约440k肌．根据上述数据不难看出，
依靠垃圾体内蒸发出来的蒸汽作为补充热源．完全有能力满
足渗滤液蒸发、浓缩处理T艺对热量的需求。
2 生活垃圾直接焚烧发电余热利用工艺
生活垃圾焚烧发电的工艺被越来越多的垃圾处理项目
应用。生活垃圾经过预处理．分拣出大件垃圾和呵fiil收利用
的垃圾体后．选用生活垃圾循环流化床锅炉作为焚烧设备，
其残渣热灼减率为O．52％．O．79％．吨垃圾二恶英的产生量在
基金项目：2011年湖南省环境保护专项资金项目
作者简介：卢正良(1982一)．男。湖南桃江人，热能工租师．大学本科．从事热力系兢工艺厦设备的研览、设计工作。
万方数据 2012．No．4
1．69—2．33ugI—rI’EQ范围。用生活垃圾循环流化床锅炉掺煤
(掺煤量约10％～15％)进行混烧，配套汽轮发电机，将垃圾体
中部分化学能转换成电能，产生较好的经济效益。采用纯凝
式或抽凝式汽轮机的发电工艺中．汽轮机排出约42℃的乏
汽进入凝汽器，乏汽的汽化潜热是通过冷却水将其带走．没
有利用起来，且循环水冷却系统要消耗大量电能。汽轮机乏
汽的有效利用．存在着很大的热量回收和节能空间．利用乏
汽中的热量完全有能力满足渗滤液蒸发、浓缩处理工艺对热
量的需求。
换热过程：生活垃圾在生活垃圾循环流化床锅炉内燃烧
释放热量，加热锅炉的给水产生蒸汽，蒸汽进入汽轮机内膨
胀做功。采用一级抽汽对外供热，剩余蒸汽从汽轮机末级排
出。利用汽轮机排出的乏汽和渗滤液中蒸发出的蒸气混合在
l一生活垃圾循环流化床锅炉2一汽轮机3一
发电机4一蒸发器5一给水预热器6一渗滤液
池7一凝汽器
图2生活垃圾直接焚烧发电余热
利用工艺流程图
一起，将热量传递
给垃圾渗滤液．渗
滤液被蒸发、浓缩。
为提高向渗滤液传
热热源温度．在生
活垃圾循环流化床
锅炉尾部烟道设置
了过热器．将烟气
热量传递给从垃圾
渗滤液中蒸发出来
的蒸汽使温度提
高．达到蒸汽发生
器的传热温差增大，提高传热系数的目的。多效蒸发(MED)
系统补充热源为汽轮机乏汽和烟气。
以浙江某环保热电有限公司为例．热电公司选用了无锡
华光锅炉厂生产的生活垃圾循环流化床锅炉UG_450—75，
5．3，485一F2．主蒸汽流量75t／ll，温度485℃，给水温度150℃，
处理生活垃圾450删。若按上述工艺进行余热利用。配套抽
凝式汽轮机C12-4．9，0．294。额定抽汽量50t，h．最大抽汽量
70tJ，}l，凝汽量5．25t，II。假设蛇圾渗滤液处理量为200洲．运
用多效蒸发(MED)工艺蒸发、浓缩垃圾渗滤液．所需的热量
约1．4×l06lI【J／h。当汽轮机排汽压力在0．008MPa时．乏汽每凝
结l奴可释放热量约2395I【J，凝结乏汽约0．59t即可释放热
量1．4×1嗍，而汽轮机乏汽的凝汽量5～25t，11．显然能保证渗
滤液蒸发、浓缩处理工艺对热量的需求。
3生活垃圾气化发电余热利用工艺
近年来，垃圾热解～焚烧技术是备受关注的热点技术。
垃圾气化炉的炉型多种多样．垃圾中有机物在还原性气氛下
与气化剂反应生成的燃气成分主要有CO、CH4、H：、C』。等，
气化炉的气化效率约≥72％，产油率约5％一20％．烟气中二
恶英的排放量可以控制在0．01ng—rI'EQ，m3以下，熔融渣中二
恶英的排放量为O．0002n∥g左右，炉渣的热灼减率≤3％。而
生活垃圾气化发电工艺目前应用较少．但可作为一个发展方
向。预处理丁艺一般经过分选、烘干、粉碎、加压成型等工序。
垃圾在气化炉内产生的可燃气体．经过脱焦油处理后，可进
入燃气轮机内燃烧．燃烧温度可达1300～1400℃左右．燃气
2012，No，4．
轮机高速旋转向外输出机械能，带动发电机进行发电，由燃
气轮机排出约390～550℃的高温烟气进入燃气轮机余热锅
炉．加热锅炉给水产生蒸汽，蒸汽再进入汽轮机内，将蒸汽的
内能转化成机械能，带动发电机进行发电。采用燃气一蒸汽联
合循环的发电系统，通常比单一的蒸汽循环发电系统发电效
率可提高约8～lO％以上，而单一的蒸汽循环发电系统发电
效率仅在25％左右，并且非常环保，可减少二恶英产生。同样
可利用汽轮机的乏汽用于渗滤液蒸发、浓缩处理工艺，多效
蒸发(MED)系统补充热源为汽轮机乏汽和燃气轮机排出的
烟气。本生活垃圾余热利用工艺具有较佳的热能利用率。
换热过程：生活垃圾在生活垃圾气化炉内被热解出可燃
l一燃气轮机余热锅炉2一汽轮机3一发电机I 4一蒸发器5一给水预热器
6一渗滤液池7一生活垃圾气化炉8一燃气轮机9一发电机Ⅱ10一燃烧室
ll一压气机12一凝汽器
圈3生活垃圾气化发电余热利用工艺流程
气体，进入燃气轮机内燃烧．排出高温的尾气进入余热锅炉
内将热量传递给锅炉给水。形成蒸汽进入汽轮机膨胀做功。
利用汽轮机排出的乏汽和垃圾渗滤液中蒸发出的蒸气混合
在一起，将热量传递给垃圾渗滤液，使垃圾渗滤液蒸发、浓
缩。为提高向渗滤液传热热源温度．在燃气轮机余热锅炉尾
部烟道设置了过热器．将烟气热量传递给从渗滤液中蒸发出
来的蒸汽使温度提高。达到蒸汽发生器的传热温差增大．提
高传热系数的目的。
4结束语
通过对生活垃圾的资源化利用．既可以解决垃圾围城的
局面，又可以使它变废为宝．成为人类永不枯竭的能源．真正
实现生活垃圾的“无害化、减量化、资源化”。为焚烧好生活垃
圾．提高热能利用效率和控制污染物的排放．人类在不断的
摸索新技术、新工艺．不断的发现问题、解决问题。本文提出
了几套将现行先进技术合理组建的生活垃圾处理工艺．以追
求生活垃圾焚烧处理的余热利用率．降低生活垃圾处理工程
的运营成本，为工程技术人员对生活垃圾处理工艺的选用提
供参考。
参考文献
l 白良成．生活垃圾焚烧处理工程技术．中国建筑工业出版社．2∞9
2 方建隼．扬振良．陈梅铭．等-350。500测生活垃圾焚烧循环流化床
锅炉技术．环卫科技罔．2007
3王年．胡建杭，王海瑞．城市生活垃圾直接气化苍融焚烧技术．冶金
工生出版社．2004
4赡秀千．燃气轮机与联合循环．中国电力出版社．2010

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