垃圾焚烧发电厂
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垃圾焚烧发电厂是利用焚烧垃圾产生热能发电的工厂,也是一种处理城市垃圾的综合治理设施。

垃圾焚烧厂选址需符合各类相关规划,综合考虑服务、运输等因素并避开敏感区域,同时需满足水文地质安全、节约用地、防洪、交通、灰渣处置、水电供应等自然与配套条件,发电及供热(冷)项目还需结合各自专项要求选址。垃圾发电主要有两种方式,一是将高热值垃圾高温焚烧,消灭病菌与腐蚀物。烟气处理后产生热能转化为蒸汽,驱动涡轮发电;二是对不可燃有机化合物发酵、厌氧、干燥脱硫,产生甲烷,再燃烧发电。

垃圾焚烧发电厂厂区可分为生产区、辅助生产区及生活办公区。中国生活垃圾焚烧于20世纪80年代起步,2000年前后随经济和城镇化快速发展,初期面临设备进口、标准缺失、技术适配难等问题。经“十一五”至“十三五”技术攻关与协同创新,行业实现从技术引进到自主研发、设备出口的跨越,形成适配本国垃圾的焚烧及烟气净化技术,建立完善标准体系,培育了大批专业人才。截至2022年,全国已投运垃圾焚烧发电厂超700座,城镇垃圾焚烧处理率超50%。项目实现安全环保经济运行,排放数据与生态环境部联网监控,整体运营水平稳步提升,正朝着行业优秀、中国领先、国际先进的方向发展。

发展历史

中国生活垃圾焚烧始于20世纪80年代,2000年前后随经济与城镇化快速发展。早期焚烧厂多依赖进口设备,中国缺乏相关标准,且国产垃圾热值低、水分高、灰分大,国外技术难以适配,行业起步艰难。经“十一五”至“十三五”国家重点攻关与产学研协同创新,中国垃圾焚烧发电实现从技术引进到自主研发、设备出口的跨越,形成适配国情的焚烧技术与成熟烟气净化工艺,建立了完整标准体系,培养了大批专业人才,工程理论与建设运行水平持续提升,行业正朝国际先进方向快速发展。

截至2022年,中国已投产运行的垃圾焚烧发电厂超过700座、超过50%的城镇垃圾得到焚烧处理,垃圾焚烧发电厂实现了安全、可靠、环保、经济的生产运行,投产项目炉膛主控温度和各项烟气污染物排放数据都与生态环境部的监控设备联网,完成了"装树联"工作,垃圾焚烧发电厂总体运营情况良好,一些垃圾焚烧发电厂已达到了《生活垃圾高效清洁焚烧评价指标体系标准》(T/HW00026-2021)的要求。

基础设施

功能分区

垃圾焚烧发电厂厂区可分为生产区、辅助生产区及生活办公区。

(1)生产区包括焚烧主厂房、上料坡道、烟囱等。

(2)辅助生产区包括综合水泵房、冷却塔、工业及消防水池、净化水装置、地磅及地磅房、油库及油泵房、渗滤液处理站等。

(3)生活办公区由综合楼、宿舍、食堂及相应生活设施组成。

平面布局

(一)综合主厂房

综合主厂房包括了生产区的主要功能,因体量较大,地位较突出,是总平面布置中的重点和核心,故总体布置时将综合主厂房布置在场地的中央。其他各功能区则围绕综合主厂房布置,并尽量靠近各自的服务对象,这种布置方式不仅使其他各功能区与综合主厂房之间有紧密的交通及工艺联系,缩短了管线连接的长度,降低了投产后的运营费用,而且使整个厂区的建筑群体组合重点突出,主次分明,各组成要素之间相互依存、相互制约,具有良好的条理性和秩序感。

(二)辅助生产区

1,供水及水处理区:供水及水处理区主要对全厂用水进行消毒净化并送至各用水点,其中循环冷却水管管径较大,因此,将整个供水及水处理区布置在主厂房的东侧,紧靠汽机间,以缩短循环水管长度,减小能耗,同时也能保证消防等用水的便利。

2,渗滤液处理站:渗滤液处理站有恶臭污染,布置在厂区西南侧,位于主导风向的下风向,对全厂影响最小。

3,其他设施:辅助生产区主要包括物流大门、垃圾称量设施及停车场。为称量方便,地磅及地磅房应布置在垃圾运输主线路上。

(三)生活办公区

生活办公区是全厂的办公生活中心,也是对外联络的门户,考虑到该地区常年主导风向为东北方向,为减少噪声和垃圾处理过程中散发的有害气体对区域环境的影响,总体布局时将综合楼布置在场地的东南部。此外,生活区宜布置在靠近厂外道路且与其他功能区交通方便的区域,便于管理及对外联络,方便职工生活。

建设要求

1.焚烧厂的建设应满足城乡总体规划、环境卫生专项规划的要求;利用热能发电的,接人电力系统应符合地区电网的发展规划;利用焚烧厂热能的供热工程宜符合所在区域的供热规划。

2.焚烧厂系统配置应符合现行国家标准《生活垃圾处理处置工程项目规范》GB55012的规定,并应配置飞灰输送处理系统、仪表及自动化控制系统、电气系统、消防、物流及物料计量系统,以及辅助燃烧系统、助燃燃料供应系统、压缩空气系统和化验系统。

3.当焚烧厂附近有长期稳定热(冷)用户时,焚烧厂应优先采用热(冷)电联产的热能利用方式。

4.焚烧热能发电宜优先向电网输送。生活垃圾焚烧发电厂接入系统,应根据规划容量、单机容量、输电方向和送电距离,按简化电网结构、减少电压等级及出线回路数、降低网损、方便调度运行及事故处理等原则进行设计,并应满足当地电网的要求。

5.生活垃圾与其他固体废物混烧的焚烧厂,设计人厂的其他固体废物应符合现行国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485的有关规定。

6.改建和扩建焚烧厂宜结合原厂总平面布置、设备布置及原有建(构)筑物的特点统筹设计。

厂址选择

焚烧厂厂址选择应满足城乡总体规划、环境卫生专项规划、土地利用规划、环境保护、水土保持等的要求。且应根据焚烧厂的服务区域、服务区域的垃圾转运能力、运输距离、预留发展等因素确定。还应满足生态保护、饮用水源保护、文物保护、矿产资源、机场净空、文化遗址、军事设施、风景名胜区等的要求。

焚烧厂所选厂址的自然条件应符合下列规定:

(1)厂址应满足工程建设的水文地质条件,不应选在发震断裂带、滑坡、泥石流、沼泽、流沙、岩溶发育及采矿陷落区等地区;

(2)选址应遵循集约化用地原则,优先选择在工业区或环保产业园区;

(4)厂址标高应满足高于重现期为50年一遇的洪水位条件;当不能满足洪水位条件而又必须选择该厂址时,厂区应有建设排洪(涝)沟、防洪(涝)堤等可靠防洪、排涝设施的条件;

(5)厂址与垃圾处理服务区之间应有良好的道路交通条件;

(6)厂址选择时,应同时确定灰渣处理与处置的场所;

(7)厂址应有满足生产、生活的供水水源和污水排放条件;

(8)厂址附近应有必需的电力供应;对于焚烧发电厂,厂址应根据接入地区电网条件、输电线路出线方向、电压等级、回路数以及高压输电线路对附近建(构)筑物的影响等因素确定;

(9)对于利用垃圾焚烧热能供热(冷)的焚烧厂,厂址的选择应根据热(冷)用户分布、供热(冷)管网的技术可行性和经济性等因素确定。

焚烧厂规模

(一)生活垃圾产生量及特性分析

(1)焚烧厂处理规模确定前应对服务区域范围内的现状生活垃圾产生量及特性资料进行调查收集或现场检测,并对产生量和特性的变化趋势进行预测分析。

(2)生活垃圾产生量分析预测采用环卫部门统计数据时,称重计量数据可直接应用,按车吨位和车数量统计的数据应进行实际车载重量的校核。

(3)垃圾产生量及特性的现状调查和检测宜分不同季节或月份进行。

(4)垃圾产生量宜根据人均日产生量变化趋势和焚烧厂服务区域规划人口进行预测。

(5)一可对现状垃圾的物化特性进行分析,分析应包括下列内容:①物理性质:物理组分、表观密度、尺寸等;②工业分析:固定碳、挥发分、灰分、水分、低位热值、灰熔点等;③元素分析:碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、氯(Cl)等。

(6)圾采样和成分分析,应符合现行行业标准《生活垃圾采样和分析方法》CJ/T313的有关规定。

(二)焚烧规模确定

(1)焚烧厂设计处理规模应根据城市环境卫生专业规划或垃圾处理规划、服务区域的垃圾产生量现状及预测、经济性、技术可行性和可靠性等因素,并结合设计垃圾低位热值确定。分期建设的焚烧厂应合理确定各期的处理规模。

(2)设计垃圾低位热值应根据下列因素确定:①焚烧厂服务区域内生活垃圾成分和热值及其变化趋势;②生活垃圾分类收集管理执行情况;③人炉垃圾特性与人厂垃圾特性的变化;④是否配置垃圾预处理系统;⑤焚烧厂经营期内服务区域变化的可能性。

(3)焚烧线数量和单条焚烧线设计处理规模应根据焚烧厂设计处理规模、所选炉型的技术成熟度等因素确定,宜设置2条~4条焚烧线。

影响因素

(一)垃圾水分

垃圾焚烧发电厂对于焚烧炉处理水分具有两个要求。其一是能够将垃圾中的水分迅速烘干除去;其二是能够保持含有不同水分的垃圾都能燃烧稳定。对此,炉排炉的优势较为明显,其中设有专门的干燥段,能够帮助垃圾快速干燥。在回转窑焚烧炉当中,虽然也有相应的干燥段,但是,如果垃圾中的水分过多,也会影响到窑内的燃烧情况。而在循环流化床中,没有相应的干燥段,因此要求垃圾中的水分不得超过30%。

(二)垃圾热值

在焚烧炉的正常燃烧过程中,垃圾的热值是一个重要的影响因素,对于辅助燃料的使用,也有着直接的影响。如果垃圾具有较高的热值,炉内就会稳定燃烧,只需使用少量的辅助燃料即可。如果垃圾的热值较低,就会影响到炉内的燃烧情况,同时也会增加很多辅助燃料的用量,使得焚烧垃圾发电的成本升高。而在不同的焚烧炉当中,由于各自具有不同的特性,因此根据不同热值的垃圾,应当选择与其最匹配的焚烧炉类型。

(三)停留时间

停留时间主要可分为两个方面进行研究。其一是炉内烟气的停留时间。根据国家的相关规定,在八百六十摄氏度以上的环境中,烟气应当至少停留两小时以上。其二是垃圾从进入焚烧炉开始,直到排除灰渣为止的总时间。对此,不同类型的焚烧炉在运行过程中,为了能够确保炉内燃烧情况的稳定,通常都拥有一定的调节时间方式,从而根据焚烧垃圾发电的不同要求以及不同的垃圾类型,选择最为合适的焚烧炉。

焚烧炉的选型

(一)流化床焚烧炉

早在七十多年前,就已经发明了流化床技术。随后被用来进行工业污泥的焚烧和生活垃圾的焚烧。该技术曾在日本曾经得到了极大的普及。不过,由于该技术本身存在着一定的缺点,再加上难以提高烟气的排放标准,因而其发展和应用受到了一定的限制。在中国,虽然也应用了流化床焚烧炉,但是仅仅在五百吨以下的垃圾处理中进行应用。

(二)回转窑焚烧炉

回转窑焚烧炉比较类似于水泥工业回转窑的燃烧机理,其主体结构为倾斜的钢制圆筒,用耐火材料砌筑筒体内壁。也可以对管式水冷壁进行应用,从而对滚筒进行保护。在有毒有害、成分复杂的医疗垃圾和工业废物等垃圾的处理中,回转窑焚烧炉的应用较为广泛,而很少应用在生活垃圾处理中。

(三)热解焚烧炉

热解焚烧炉主要是对有机化合物进行分解,反应条件通常为五百摄氏度到六百摄氏度的温度,以及非氧化或缺氧的环境中。有机物发生热裂解,转化为热分解气体。然后将这些气体输入燃烧室内进行燃烧,达到有机污染物的分解目的,并且将燃烧产生的热量用于发电。不过,由于不同垃圾具有不同特性,在后续反应中,容易产生不稳定的热解气。因此,很难控制燃烧、燃烬灰渣,在环保方面存在着很大的不足。

(四)机械炉排炉

机械炉排炉应用的燃烧技术是层状的,焚烧之前无需进行太过复杂的预处理,能够适应极大范围的垃圾热值,同时具备维护便利、运行交单等优势。在当前的垃圾焚烧处理领域,机械炉排炉具有最大应用范围和最大的垃圾处理量。在一些先进国家,其应用更为广泛,最大的机械炉排炉能够日处理九百吨垃圾,相应的技术也十分成熟"。在实际焚烧过程中,垃圾会先后经过预热干燥、燃烧和燃烬。在炉排上垃圾着火,热量主要是来自于垃圾层内部、烟气对流,以及上方辐射。利用炉排的特殊作用.已着火的垃圾能够搅动和翻动垃圾层,从而确保底层垃圾的燃烧。通过连续不断的搅动和翻动.能够松动垃圾层内部,增加透气性,从而促进垃圾的完全燃烧。

焚烧原则

垃圾焚烧发电符合“无害化、减量化、资源化”三原则。

减量化:垃圾焚烧后,一般体积可减少90%以上,重量减轻80%以上。垃圾焚烧后再填埋,可以有效地减少对土地资源的占用。

无害化:高温焚烧后可消除垃圾中大量有害病菌和有毒物质,可有效地控制二次污染。大量生活垃圾露天焚烧和填埋场自燃向大气中排放的二噁英,是同量垃圾经过现代化焚烧排放二噁英的几千倍。来自德国的研究显示,当垃圾被运往焚烧厂时,二噁英单位含量就已达50纳克,生活垃圾经过焚烧后,垃圾中原有二噁英得到分解,向空气排放的二噁英相当于原有含量的1%。

资源化:垃圾焚烧后产生的热能可用于发电供热,实现资源的综合利用。垃圾发电不但能变废为宝,产出电能,还能节约煤炭资源。国际上通常认为垃圾的平均低位热值能达到3000千卡/千克,标准煤的热值是7000千卡/千克,大约燃烧2.3吨垃圾可节约1吨煤。中国的城市垃圾以生活垃圾为主,含水量较大,热值只有1000千卡/千克,但即便如此,焚烧7吨垃圾也可节省1吨煤,假使全年城市垃圾的一半用作焚烧,则可省煤2000多万吨。

技术原理

 垃圾发电是把各种垃圾收集后,进行分类处理。其中:一是对燃烧值较高的进行高温焚烧(彻底消灭病源性生物和腐蚀性有机要物),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化合物进行发酵、厌氧处理,最后干燥脱硫,产生一种气体叫甲烷(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。垃圾由运输车运至焚烧厂,经地磅称重后,开至卸料门,卸到垃圾池。垃圾吊车将垃圾送入给料斗,并送入炉内,在焚烧炉内燃烧。送风机的入口与垃圾池连通,可将垃圾的臭味送入燃烧温度约850~1100℃的焚烧炉内进行热分解,变为无臭气体。垃圾经过干燥、燃烧和燃烬三个阶段,垃圾在850~1100度的高温下充分燃烧。通过DCS自动控制系统和自动燃烧控制系统能够即时监控和调整炉内垃圾的燃烧工况,及时调节炉排运行速度和燃烧空气量。燃烧的火焰及垃圾焚烧产生的高温烟气,经自然循环锅炉,产生高温蒸汽,为汽轮发电机组提供汽源。

处理工艺

垃圾焚烧发电主体装置主要技术包括机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉、CAO式焚烧炉、脉冲抛式焚烧炉等五类技术,具体介绍如下:

(一)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。

特点: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。但是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。

(二)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。

特点:流化床燃烧充分,炉内燃烧控制较好,但烟气中灰尘量大,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。

(三)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。

特点: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。但燃烧不易控制,垃圾热值低时燃烧困难。

 (四)CAO焚烧炉

工作原理:垃圾运至储存池,进入生化处理罐,在微生物作用下脱水,使天然有机化合物(厨余、叶、草全自动垃圾发电起重机全自动垃圾发电起重机等)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化合物则不能分解粉化。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组份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。

特点:可回收垃圾中的有用物质;但单台焚烧炉的处理量小,处理时间长,目前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,烟气中二噁英的含量高,环保难以达标。

(五)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学装置的推动下抛动,将垃圾逐级抛入下一级炉排,此时有机高分子化合物物质进行裂解、其它物质进行燃烧。如此下去,直至最后燃尽后进入灰渣池,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。

特点:(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,即使水份很大的生活垃圾,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;(6)炉排在压缩空气的吹扫下,有自清洁功能。

参考资料 >

智能聚合(1)全部展开.术语在线.2026-03-03

住房城乡建设部关于发布国家标准 《生活垃圾焚烧处理与能源利用 工程技术标准》的公告.住房和城乡建设部.2026-02-25

垃圾焚烧电厂基本知识介绍.武汉市生态环境局.2026-02-25

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