垃圾焚烧发电厂的设计要点

2020-07-06 03:39徐维
中国新通信 2020年3期
关键词:厂区垃圾焚烧服务区

徐维

摘要:随着我国经济的快速发展、城市化水平不断提高,垃圾产生量与日俱增,垃圾无害化处理处置已成为生态环境领域的突出问题。垃圾焚烧可以实现其能源化资源化利用,减容、减量效果明显,处理速度快,节约土地资源。不仅充分利用垃圾的热值,又能对燃烧产生的有害成分进行集中处理,减少对环境的污染。垃圾焚烧发电已经成为国际上处理垃圾和危险废物的主流技术。

垃圾焚烧厂的设计需要具备行业资质的设计院,满足国家标准及行业要求进行整体设计;在过程中,总结一些关键要点如下。

关键词:垃圾焚烧发电;设计要点

一、系统规模

垃圾电厂的规模需根据以下几点确认:

A.服务区面积及运输范围;

B.服务区人口及增长率

C.单人日均垃圾产生量;

D.服务区垃圾收运率;

E.是否有同质垃圾;

项目规模设计首先需明确服务范围,考虑到运输周期及时间,正常范围应该是以项目地为圆心,半径在40-60公里的圆形覆盖面积;对于地形较为狭长或服务区域有大量水域、森林、保护地等人烟稀少区域,需特殊考虑有无其他区域的保有垃圾量补充,避免建成后实际收运量与设计值偏差较大;其次应核实服务区域的人口规模,根据过去5年以上的年人口统计,合理推算人口增长率,包含固定及流动人口,对于经济发达区域或旅游热点区域需考虑额外的季节性、时段性加成;再次根据实际环卫的日均统计,人均垃圾的产生量目前也有一定的增长:农村人口的人均垃圾量从0.8千克/日增致0.9-1.0千克/日,城镇人口的人均垃圾量在0.9千克/日增致1.1-1.2千克/日,不同的月份也有一定的差异,在设计时应根据当地环卫处的收运量数据折算当地人均垃圾量为准,需考虑月最大变动系数;垃圾收运率在经济发达地区的已基本达到95%-100%,在经济欠发达区域只有60%-70%,对于计算达到设计年限有一定影响;最后需考虑是否有其他同质垃圾量,目前市场反馈不仅仅是生活垃圾,部分工业垃圾也急需处理。根据CJJ90的要求,性质与生活垃圾类似的工业垃圾也可以燃烧处理;设计时需考虑服务区域是否有此部分需求;同样的市政污泥、蓝藻等也可以按一定比例入炉掺烧,这部分的垃圾量需根据当地政府的要求做统一的规划。

综上,设计日垃圾处理量=(服务区个人日平均垃圾产生量*服务区规划人数+其他垃圾产生量)*月最大变动系数。

月变动系数=服务区月平均每日垃圾产生量/服务区年平均每日垃圾产生量,取月份最大值。

二、占地面积

垃圾焚烧厂区除了主生产区及辅助生产区外,需要配套的生活区域,包含员工食堂及倒班宿舍,国内有一定实力的投资方还会考虑打造花园式工厂,在厂区设置水景、运动场、科普教育中心等辅助建筑;根据CJJ90的要求,全场绿化率宜控制在30%以内。

根据不同规模的规模配比,总结出不同系统配比所对应的占地面积,详见下表:

三、燃料特性

当项目在前期规划时,应对燃料做工业、元素分析,物理成份分析及采样和特性分析,过程应符合现行行业标准《城市生活垃圾采样和物理分析方法》CJ/T3039 中的有关规定。

如多种燃料混烧,特别是掺烧部分工业垃圾,需保证燃料热值的均衡性;当热值超过3000Kcal/Kg时,需考虑适当喷入渗滤液浓液至给料斗,降低热值;当燃料中硫成份偏高时,需考虑余热锅炉尾部受热面采用堆焊处理,减小烟气对设备的腐蚀。

四、外部接口

外部接口主要指厂区与红线外对接的市政水、电、气等接口。水方面包含供水与排水,供水主要是生产用水及生活用水,排水主要指工业及生活污水排口和雨水排口;电方面主要是接入系统和备用电源的接口位置;气主要指点火及辅燃的天燃气部分的接口。在项目初期,需要与政府相关部门对接好外部接口位置及标高,合理规划全场的竖向布置及雨水、消防、电缆的走向,提前设计预埋穿路套管,可有效避免厂区道路铺设后的二次开挖。

五、垃圾接收、儲存与输送系统

垃圾焚烧厂设置的汽车衡,需考虑进厂垃圾车及物料车的称重,汽车衡数量不应少于2台;汽车衡之间的净空宜大于1.5米;当汽车衡采用浅基坑设计时应充分考虑排水的坡向,如有条件可设置雨棚。

垃圾坑的容量设计应以入厂垃圾量堆存时间为5-7天为准;结构设计上应充分注意垃圾池底部转角处的防腐防渗设计,垃圾坑顶部的钢结构应加强防腐等级及密封强度。

垃圾焚烧厂采用的垃圾抓斗吊,应充分考虑燃料倒运、造堆、抓取的时间;垃圾的发酵及析出渗滤液后,密度会由入厂的0.45吨/立方米增至0.7吨/立方米,建议抓斗配套的吊车选取提高一个等级;抓斗控制室的观察窗应设计有效的玻璃除雾装置;垃圾吊控制电缆及检修通道宜布置在投料口侧。

六、焚烧系统

垃圾焚烧厂的焚烧目前采用的机械炉排炉在设计时对烟风系统需注意,除了正常的一次、二次、炉膛冷却风,部分机械炉还需考虑密封风等;

加热后的一次热风分别接入灰斗,应注意弯头及变径管对阻力的影响;在炉排燃尽端的一次风接口,建议增设就地吸风口,便于调节炉排的温度,防止超温结焦。

二次风机一般布置在锅炉单侧,前后拱接口均布在锅炉两侧,设计需注意与风道与余热锅炉的平台扶梯相碰的问题;在引入烟气再循环系统后,需特别考虑再循环与二次风的比例关系,当需要共用风机时,需对风机做额外的高温防腐处理。

七、烟气处理系统

烟气处理系统的配置除满足国标排放要求外,还应符合项目当地烟气的排放特殊的要求。常规的组合为“SNCR+半干法+干法喷射+活性炭喷射+布袋除尘器”;需要注意的是,SNCR的反应效率一般不超过50%,并需要准确的反应窗口,当炉膛温度不足时,反应窗口会偏离喷枪区,降低除氮的实际效率;当烟气处理系统含有SCR系统及湿法系统时,需考虑好GGH和SGH加热器的合理搭配,既考虑热量的充分回收利用,又避免引起过大的烟道阻力。

在烟道设计时,需注意烟道的截面强度,适当的增加加固肋及內撑杆;在计算支吊架荷载时,除了本体及保温的重量,还需考虑低工况下的积灰荷载;引风机在设计时,需注意配套电机的选择,避免烟道运行出现震动、噪音问题;烟道设计一般性不需要考虑消声器,如有必要,需选用防腐的材料,并且尽可能减少阻力。

八、余热利用系统

垃圾焚烧厂的余热利用系统主要包含余热蒸汽锅炉、汽轮机及相关辅机;

一般性垃圾焚烧厂的汽轮发电机组的数量不超过2套,汽机总进汽量不应小于所有焚烧炉蒸发量总和的1.1倍;汽机的进汽参数应与焚烧炉的出口蒸汽参数匹配,高参数机组配置可有效提高全厂的热效率。

参观通道下的管道间为全厂的管廊通道,除工艺的汽水管道外,还有电仪桥架、暖通风管等。此部分设计前需提前做好布置,避免后期管道的交错。需注意的是,如以此通道作为消防通道,电缆沟盖板应采用加强型盖板,同时净空应满足最新的消防规范要求。

九、给排水系统

垃圾焚烧厂的给排水设计应遵循“雨污分流”原则,设置独立的污水、雨水排放系统;初期雨水的收集为独立系统,收集后接入渗滤液处理系统,同时应可切换至厂区雨水管网。

工业、循环水系统需考虑设备抢水问题,对于一些冷却水量较大的系统,需设计独立的进出水母管。

地下管道应根据竖向标高合理敷设,当与市政接口标高有较大差距时,需设计缓冲池及提升泵。

地下管道尽可能的布置在厂区的绿化、景观区域下,如穿越厂区道路或敷设在道路下,需保证0.8米以上的压实厚度,减少通行重载车辆对管道的影响。

结束语

随着经济不断发展,新技术不断的更新,在垃圾焚烧发电厂设计上,应充分结合运行及建设的经验,不断更新调整设计中的细节,使成果更实用化;同时,也更应该融入三维化、智能化设计,提高设计效率。

参考文献:

[1] CJJ 90-2009 《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》。

[2] GB/18485-2014 《生活垃圾焚烧污染控制标准》。

[3] 建标 142-2010  《生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》。

作者简介:

徐维(1981-)男,民族:汉族,学历:本科,中级职称,研究方向:垃圾焚烧电厂设计及建设。

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