【正文】 .................. 19 ................................................... 19 ................................................... 19 6結束語 ................................................................... 20 參考文獻 ................................................................... 22 致謝 ....................................................................... 25 IV 華北電力大學本科畢業(yè)設計 1緒論 現代經濟社會發(fā)展建立在高水平物質文明和精神文明的基礎上。到 20世紀 90年代末，隨著能源市場化改革不斷推進、能源工業(yè)進一步對外開放和能源投人增加，煤炭、電力 產能大幅度提高，油氣進口增多，能源對經濟社會發(fā)展的制約得到很大緩解。許多國家 在調整能源戰(zhàn)略和制定能源政策時，增加了應對氣候變化的內容，重點是限制化石能源消費，鼓勵能源節(jié)約和清潔能源使用。煤炭資源探明剩余可采儲量為 1 842億噸，大多分布在 干旱缺水、遠離消費中心的中西部地區(qū)，總體開采條件不好。走中國特色的新型能源發(fā)展道路，應堅持節(jié)約高效、多元發(fā)展、清潔環(huán)保、科技先行，努力建設一個利用效率高、技術水平先進、污染排放低、生態(tài)環(huán)境影響小的能源生產消耗體系。一直以來，我國城市垃圾處置主要以填埋為主，未經減量處理，不僅長期占用大量的土地，也帶來了地下水和大氣的污染。燃燒一噸城市生活垃圾可發(fā)電 300～400kw。 隨著我國經濟社會的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，我國城市生活垃圾產量逐年增加，從 1981年到 2020年，我國城市生活垃圾清掃量由 3132萬噸增至 14857萬噸，年平均增長率達到 ％。 現在全國有數十家生產商、研究單位和大專院校在研究開發(fā)各種焚燒技術及設備。 可以說，目前城市生活垃圾發(fā)電已是發(fā)達國家采用的主要垃圾處理方式。焚燒在美國垃圾處理總量中只占 15％，德國占 50％，但焚化裝置幾乎全部用于發(fā)電 ,美國的垃圾發(fā)電廠占焚化裝置總數的 78％，若按垃圾處理量計算，占 93％，德國則接近 100％。但占地大，對掩埋地周圍環(huán)境影響較大，對地下水也可能造成二次污染。二是對不能燃燒的有機物進行發(fā)酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣。 7 華北電力大學本科畢業(yè)設計 據我國南方某大城市測算，采用掩埋處理或其他無害處理方式，垃圾處理費用約為 180 元／噸。 近年來，城市垃圾能源的利用作為一項新興的能源產業(yè)，正迅速在全球蓬勃發(fā)展。其中伊利諾斯州的垃圾填 埋氣發(fā)電廠，占地 61 公頃，填埋 180 萬噸垃圾，其發(fā)電能力相當于每年用 萬桶石油的發(fā)電量。 國內多個填埋場在近年來也開展了填埋氣發(fā)電利用項目的實施。另外機械結構復雜，損壞率高，維護量大。未燃盡的垃圾比重較輕，繼續(xù)沸騰燃燒，燃盡的垃圾比重較大，落到爐底，經過水冷后，用分選設備將粗渣、細渣送到廠外，少量的中等爐渣和石英砂通過提升設備送回到爐中繼續(xù)使用。但燃燒不易控制，垃圾熱值低時燃燒困難。 i. 工作原理：垃圾經自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入第一級爐排，在爐排上經高溫揮發(fā)、裂解，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動，將垃圾逐級拋入下一級爐排，此時高分子物質進行裂解、其它物質進行燃燒。它的產品以美國和加拿大公司為代表。 ii. 因垃圾成分復雜，燃燒后產生的煙塵中有毒、有害成分也復雜，其中包括一些微量的金屬，如汞、鎘、鉛、鉻、鎳、銅。在焚燒過程和化學反應中二噁英是由苯環(huán)與 O、 Cl 等組成的芳香族化合物 。 城市生活垃圾的焚燒是二噁英的主要來源 ,因此 ,在垃圾焚燒工藝中 ,控制二噁英的形 13 華北電力大學本科畢業(yè)設計 成源、 切斷二噁英的形成途徑以及避免爐外低溫區(qū)再合成是最為關鍵的 3 個核心問題 ,可以從以下 3個方面著手 : i. 通過分類收集 ,加強資源回收 ,避免含二噁英類物質及含氯成分高的物質 (如 PVC 塑料等 )進入垃圾中。有些研究指出 ,主要的生成機制為銅或鐵的化合物在懸浮微粒的表面催化了二噁英的前驅物質 。但由于生活垃圾存在水分高 (水分高于 50%)、熱值低 (當時年平均低位發(fā)熱值約3300kJ/kg左右 )、多變化、未經分選的特點，垃圾進爐后水分蒸發(fā)大量吸熱，干燥時間長，著火慢，易結塊，燒透時間長，爐膛溫度易大幅波動，垃圾焚燒不穩(wěn)定；同時一期工程垃圾焚燒熱能利用率低，總體發(fā)電能力僅為 500kW，每年還需向電網買電。 2020年前上海的垃圾處理都是直接填埋，不僅對環(huán)境造成很大的污染，而且占用大量土地。設計發(fā)電裝機容量為 18兆瓦，日發(fā)電量 ，年上網的總電量為 億 kWh，相當于每年節(jié)約標準煤 ，真正實現了對垃圾的資源化、無害化處理。因此我國也應考慮逐步制定合理和優(yōu)惠的政策促進垃圾焚燒發(fā)電的發(fā)展。如果一個垃圾焚燒廠污染排放物超過國家 標準的規(guī)定，造成二次污染，那它就是失敗的。目前，最差的垃圾復合肥僅用有機物垃圾的百分之幾，（不到 10%），其余送去填埋。如：德國從 1991年～ 2020 年，聯 17 華北電力大學本科畢業(yè)設計 邦政府在生物質能領域的投資補貼總計為 。玻璃、金屬回收利用，有害物資再分選利用后填埋，石、磚、爐渣送填埋，其余送垃圾發(fā)電廠。為此， 2020 年，上海建成了其首家垃圾焚燒發(fā)電廠，處理來自浦東全區(qū)的生活垃圾，在一定程度上緩解了這種壓力。二期工程有三個特點： (1)低熱值城市生活垃圾焚燒工藝。 生活垃圾焚燒爐的煙氣凈化裝置是一種分別設有石灰干粉與水噴射、石灰漿噴射及活性炭噴射的系統(tǒng)，從而可自動啟用和調整以石灰干粉與水噴射和／或石灰漿的噴射去除煙氣中的酸性氣體、有毒氣體和粉塵的煙氣凈化裝置。焚燒垃圾要求垃圾在焚燒爐內有適當的停留時間 (大于 2 s) ,以便使其與空氣保持充分接觸 ,使垃圾完全燃燒。由于二噁英化學結構穩(wěn)定 ,親脂性高 ,又不能生物降解 ,因而具有很高環(huán)境滯留性。 iii. 煙氣成分復雜，它不但含有 O2 、 CO2 等外，還有 HF 等酸性氣體，水蒸汽。循環(huán)流化床焚燒爐比較適合我國的國情，燃燒比較復雜、水分比較多的垃圾也能夠把垃圾燃燒徹底，溫度也比較高，投資也比較低，是適合中國國情的工藝流程。助燃空氣由爐排上的氣孔噴入并與垃圾混合燃燒，同時使垃圾懸浮在空中 。經篩選，未能粉化的廢棄物進入焚燒爐的先進入第一燃燒室（溫度為 600℃ ），產生可燃氣體再進入第二燃燒室，不可燃和不可熱解的組份呈灰渣狀在第一燃燒室中排出。 iii. 應用實例：典型代表是日本任原公司，目前單臺日處理量已達 390t/d。但是，從整體運 行的效果來看，國產的爐排爐焚燒裝置主要存在兩個問題：一是機械運動問題。目前，廣州、上海、杭州、蘇州、濟南等都已經建成運行了填埋氣發(fā)電設施，目前運行狀況良好。荷蘭北部威達斯特垃圾氣田，儲有 1500 萬噸生活垃圾，每小時可產生填埋氣體 5000m3，可轉化為 。在發(fā)達國家，由政府投資建設規(guī)范的垃圾填埋場，同時鋪設氣體收集裝置，然后將氣體使用權向社會公開拍賣，開 發(fā)商通過競標獲取氣體使用權。這樣，垃圾發(fā)電廠的燃料不但不需支付燃料成本，反而得到政府支付的垃圾處理費。 傳統(tǒng)的垃圾處 理方式存在以下缺陷：侵占大量的土地資源；造成長期嚴重污染；蚊蠅滋生，作業(yè)環(huán)境惡劣；危害居民身體健康，甚至造成傷亡事故；嚴重影響城市景觀和城市形象。該方式對垃圾成分有較高要求，不能處理全部城市垃圾，適宜與分類回收配合采用。由于城市垃圾成份復雜，并受經濟發(fā)展水平、能源結構、自然條件及傳統(tǒng)習慣等因素的影響，所以國外對城市垃圾的處理一般是隨國情而不同，往往一個國家中各地區(qū)也采用不同的處理方式，很難有統(tǒng)一的模式。國外最早搞垃圾發(fā)電是德國，垃圾發(fā)電發(fā)展得最快的是美國、德國和日本。 從 20世紀 70年代起，一些發(fā)達國家便著手運用焚燒垃圾產生的熱量進行發(fā)電。我國 城市生活垃圾處理處置能力和水平仍較低 ,無害化處理設施缺乏。直接通過垃圾焚燒，產生高溫煙氣進入余熱鍋爐產生蒸汽，進入汽輪發(fā)電機發(fā)電，在國外早已是成功的經驗，國內深圳垃圾電廠七年的實踐也證明了垃圾發(fā)電的可行性。我國生活垃圾中有機物含量較高，城市生活垃圾堆肥一直被認為是實現我國城市生活垃圾減量化、資源化的一條重要途徑。長期以來，由于對環(huán)境保護基礎設施重視不夠，投入不足，數量龐大的城市垃圾已對城市及城市周圍的生態(tài)環(huán)境構成日趨嚴重的威脅。天然氣資源探明剩余經濟可采儲量為 23900億 m3，進一步提高探明程度的潛力很大，具備大幅增產的可能。過去6年，中國原煤年產量增加了近 12億 t， 2020年產量達到 t，約占全球產量的 40％。隨