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    垃圾发电行业研究报告

    2022-01-29 18:00
    资产信息网
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    第一章 行业概况

    垃圾发电是指通过特殊的焚烧锅炉燃烧城市固体垃圾,再通过蒸汽轮机发电机组发电的一种发电形式。垃圾发电分为垃圾焚烧发电和垃圾填埋气发电两大类。

    垃圾发电把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中:

    一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(也彻底消灭了病源性生物和腐蚀性有机物),在高温焚烧(产生的烟雾经过处理)中产生的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。

    二是对不能燃烧的有机物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷,也叫沼气。再经燃烧,把热能转化为蒸气。推动涡轮机转动,带动发电机产生电能。

    图 垃圾发电产业链结构图

    资料来源:资产信息网 千际投行 Wind

    1.1 发展状况

    1.1.1 世界发展历史和状况

    随着全球经济的迅猛发展和物质生活水平的提高,垃圾产量日益增多,对环境造成的污染也日益严重。每天源源不断产生的大量城市生活垃圾,已经成为一个污染环境、影响生活的社会性问题。

    垃圾焚烧技术起源于19世纪末,进入20世纪70年代后,由于垃圾中可燃物的增加、工业技术水平不断提高,使得垃圾焚烧技术迅速发展,焚烧处理技术日趋成熟。在近三十年内,几乎所有发达国家、中等发达国家都建设了不同规模、不同数量的垃圾焚烧厂,发展中国家建设的垃圾焚烧厂也不在少数。

    从20世纪70年代起,一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。欧美一些国家建起了垃圾发电站,美国某垃圾发电站的发电能力高达100MW,每年处理垃圾60万t。

    21世纪初期以来,全球有1000多处垃圾焚烧发电站,仅仅在日本就有200多个垃圾焚烧发电站,总发电能力近1000MW。日本政府预计,到2010年垃圾发电能力将达到5000MW,这个发电量可为500万户家庭提供照明用电,是个不小的数目。

    1.1.2 我国发展历史和状况

    我国生活垃圾处理技术起步较晚,但近年来在国家产业政策的支持下,我国垃圾焚烧技术得到了迅速发展,垃圾焚烧发电处理在我国呈现出迅猛增长的势头。

    垃圾焚烧技术不断完善,同时不断地向大规模、全自动化方向发展,相继出现了处理能力很高的大型垃圾焚烧厂,垃圾焚烧发电技术也随之得到了迅猛发展。我国自主研制的垃圾焚烧炉技术,已由固定炉排垃圾焚烧炉发展到循环流化床锅炉。深圳已建成国内第一条使用国产化设备80%以上的大型现代化垃圾焚烧发电设备厂。

    我国自1985年在深圳建立垃圾焚烧发电厂以来,先后在珠海、杭州、上海、绍兴等15个城市建成了20座垃圾焚烧发电厂并投入运行,而每天焚烧1000t垃圾发电规划的城市就有数十座之多。

    位于清水河的深圳市市政环卫综合处理厂,是国内第一座采用焚烧技术处理城市生活垃圾并利用其余热发电、供热的现代化公益设施。

    截至2007年底,中国垃圾焚烧发电厂总数已达75座,其中建成50座,在建25座。2008年,上海1亿kw·h垃圾发电项目、成都九江环保发电厂、温岭35kV垃圾焚烧发电厂、邯郸市垃圾填埋气回收利用发电项目等项目已陆续开工建设。全国各地垃圾发电项目遍地开花,垃圾发电技术逐渐成熟,设备国产化进程加快。

    1.2 垃圾发电方式

    1.2.1 机械炉排焚烧炉

    工作原理:垃圾通过进料斗进入倾斜向下的炉排(炉排分为干燥区、燃烧区、燃尽区),由于炉排之间的交错运动,将垃圾向下方推动,使垃圾依次通过炉排上的各个区域(垃圾由一个区进入到另一区时,起到一个大翻身的作用),直至燃尽排出炉膛。燃烧空气从炉排下部进入并与垃圾混合;高温烟气通过锅炉的受热面产生热蒸汽,同时烟气也得到冷却,最后烟气经烟气处理装置处理后排出。

    优点:炉排炉生活垃圾焚烧技术运行稳定,对垃圾的彻底处理能力强,适于连续运行,经优化的烟气处理技术后排放达标。

    缺点:炉排的材质要求和加工精度要求高,要求炉排与炉排之间的接触面相当光滑、排与排之间的间隙相当小。另外机械结构复杂,损坏率高,维护量大。

    1.2.2 流化床焚烧炉

    工作原理:炉体是由多孔分布板组成,在炉膛内加入大量的石英砂,将石英砂加热到600℃以上,并在炉底鼓入200℃以上的热风,使热砂沸腾起来,再投入垃圾。垃圾同热砂一起沸腾,垃圾很快被干燥、着火、燃烧。未燃尽的垃圾比重较轻,继续沸腾燃烧,燃尽的垃圾比重较大,落到炉底,经过水冷后,用分选设备将粗渣、细渣送到厂外,少量的中等炉渣和石英砂通过提升设备送回到炉中继续使用。

    优点:流化床燃烧充分,炉内燃烧控制较好。

    缺点:烟气中灰尘量大,操作复杂,运行费用较高,对燃料粒度均匀性要求较高,需大功率的破碎装置,石英砂对设备磨损严重,设备维护量大。易产生结焦,系统连续运行能力较低。

    1.2.3 回转式焚烧炉

    工作原理:回转式焚烧炉是用冷却水管或耐火材料沿炉体排列,炉体水平放置并略为倾斜。通过炉身的不停运转,使炉体内的垃圾充分燃烧,同时向炉体倾斜的方向移动,直至燃尽并排出炉体。

    优点:设备利用率高,灰渣中含碳量低,过剩空气量低,有害气体排放量低。

    缺点:燃烧不易控制,垃圾热值低时燃烧困难。

    1.2.4 CAO焚烧炉

    工作原理:垃圾运至储存坑,进入生化处理罐,在微生物作用下脱水,使天然有机物(厨余、叶、草等)分解成粉状物,其他固体包括塑料橡胶一类的合成有机物和垃圾中的无机物则不能分解粉化。经筛选,未能粉化的废弃物进入焚烧炉的先进入第一燃烧室(温度为600℃),产生的可燃气体再进入第二燃烧室,不可燃和不可热解的成分呈灰渣状在第一燃烧室中排出。第二室温度控制在860℃进行燃烧,高温烟气加热锅炉产生蒸汽。烟气经处理后由烟囱排至大气,金属玻璃在第一燃烧室内不会氧化或融化,可在灰渣中分选回收。

    优点:可回收垃圾中的有用物质。

    缺点:单台焚烧炉的处理量小,处理时间长,单台炉的日处理量最大达到150吨,由于烟气在850℃以上停留时间难于超过1秒钟短,烟气中二恶英的含量高,环保难以达标。

    1.2.5 脉冲抛式

    工作原理:垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥,然后送入第一级炉排,在炉排上经高温挥发、裂解,炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动,将垃圾逐级抛入下一级炉排,此时高分子物质进行裂解、其它物质进行燃烧。如此下去,直至最后燃尽后进入灰渣坑,由自动除渣装置排出。助燃空气由炉排上的气孔喷入并与垃圾混合燃烧,同时使垃圾悬浮在空中。挥发和裂解出来的物质进入第二级燃烧室,进行进一步的裂解和燃烧,未燃尽的烟气进入第三级燃烧室进行完全燃烧;高温烟气通过锅炉受热面加热蒸汽,同时烟气经冷却后排出。

    优点:

    (1) 处理垃圾范围广泛。能够处理工业垃圾、生活垃圾、医院垃圾废弃物、废弃橡胶轮胎等。

    (2) 燃烧热效率高。正常燃烧热效率80%以上,即使水分很大的生活垃圾,燃烧热效率也在70%以上。

    (3) 运行维护费用低。由于采用了许多特殊的设计以及较高的自动化控制水平,因此运行人员少(包括除灰渣人员在内一台炉仅需两人),维护工作量也较少。

    (4) 可靠性高。经过近20年运行表明,此焚烧炉故障率非常低,年运行8000小时以上,一般利用率可达95%以上。

    (5) 排放物控制水平高。由于采用二级烟气再燃烧和先进的烟气处理设备,使烟气得到了充分的处理。经长期测试,烟气排放物中CO含量1~10 PPM,HC含量2~3 PPM,NOx含量35 PPM,完全符合欧美排放标准。烟气在二、三级燃烧室燃烧时温度达1000℃,并且停留时间达2秒以上,可使二恶英基本分解,烟气中二恶英的含量为0.04 ng/m3,远低于欧美标准0.1 ng/m3。

    (6) 炉排在压缩空气的吹扫下,有自清洁功能。

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