哈尔滨垃圾焚烧发电厂

哈尔滨垃圾焚烧发电厂是利用中日绿色援助计划，在我国兴建的第一座垃圾焚烧余热利用国家级示范工程。该工程于2000年8月破土动工，2002年3月26日焚烧炉正式启动点火，2002年10月22日全面竣工投产运行，该电厂是我国东北第一座垃圾焚烧发电厂。垃圾焚烧产生的高温烟气被余热锅炉充分吸收，余热锅炉产生的蒸汽送往功率为3000Kw抽凝式汽轮式汽轮机发电。该垃圾电厂日处理垃圾量200t，年发电量达2100万kWh，产生蒸汽量7.2万t。已连续运行2年6个月。

1、内循环流化床焚烧炉工艺流程

该焚烧炉采用干式喷消石灰加布袋除尘器的烟气净化工艺，垃圾焚烧炉的排烟经过烟气处理设备净化后，烟气中有害气体的排放浓度符合GB28485-2001国家规定的排放标准。同时垃圾池内设有药液喷洒装置，可根据需要向垃圾池喷药消毒杀菌，减少垃圾臭气，垃圾污水采用高温氧化处理方式，避免了垃圾焚烧电厂对周围环境造成的污染，其生产流程[1]如图1所示。

2、垃圾焚烧炉燃料供给系统

该垃圾炉可以焚烧不经过分拣的城市生活垃圾，生活垃圾运到垃圾焚烧电厂，由运输车经地衡称重后，在卸料大厅将垃圾卸入垃圾池，垃圾起重机的抓斗将垃圾投入设置在垃圾池上方的垃圾抓料斗内，然后经双螺旋给料装置，通过双螺杆作用，能够压碎和破坏大型垃圾袋和比较大的建筑垃圾，通过调节螺杆的转数，保证向垃圾焚烧炉内连续、定量、自动的供给生活垃圾，该垃圾输送系统可输送垃圾8.33t/h。

该焚烧炉设计基准：垃圾低位热值6280kJ/kg(1500kcal/kg)；垃圾焚烧量为200t/d。炉膛温度850-900℃，夏季垃圾热值较低、水分多，当垃圾热值低于6280 kJ/kg时，达不到垃圾稳定燃烧的最低温度要求时，通过燃煤助燃系统，自动适当添加辅助性燃料煤，以维持炉床温度。当炉膛温度超过900℃，炉内还设喷水降温系统，确保了垃圾焚烧炉稳定燃烧。

3、内循环流化床垃圾焚烧炉

日本荏原公司提供的内循环流化床焚烧炉，具有能适应不同性能垃圾的稳定燃烧特性，具有运行稳定和维护简便等特点。该炉本体部分由燃烧室、风帽及助燃装置构成，为了防止磨损和散热，在炉床和燃烧室内使用了耐1500℃高温、抗磨损性、耐火绝热浇注料。流化空气用的风帽为空气分散装置，风帽的喷嘴是由耐热耐磨铸钢制成，具有很好的耐用性，并以螺纹方式安装在均压风室上，便于风帽更换。风帽在炉床内不燃物排出方向倾斜安装，经过炉砂的旋回流动，不燃物不会堆积在炉内，很容易排到焚烧炉外边。该型流化床焚烧炉将移动、流化和排出这三部分有机的结合成一个整体，通过炉砂的沉降，移动和流动，使投入的垃圾像“糖炒粟子”似的不停地翻动，从而得到稳定的完全的燃烧效果。布风系统示意图如图2所示。

4 焚烧炉的一、二次系统

该设备是向垃圾焚烧系统提供流化炉砂所需空气量和保证垃圾焚烧所需的空气量。向焚烧炉输送的一次风和二次风均取于垃圾池上方，这样可保证该区域为负压，防止卸料大厅和

垃圾池的臭味外溢。一次空气即流化风由一次流化风机通过设置在垃圾池内带有滤网的入口吸入空气，并经过炉床下部的风室和上部的风帽吹入炉膛，提供炉砂流化和垃圾焚烧所需的空气量。二次空气由二次风机通过设置在垃圾池内带有滤网的入口处吸入，通过二次喷嘴送入炉膛内，提供在上部悬浮室可燃气体完全燃烧所需的空气量。一、二次风还分别设有一次风空气预热器和二次风空气预热器，依运行工况适当投入运行，以提高一、二次风的温度。

一、二次风比例为60：40。

垃圾焚烧产生的高温烟气,经余热锅炉、省煤器、烟气冷却器、布袋除尘器由引风机通过烟囱排到大气中。该垃圾炉的烟囱为混凝土筑成，筒形高40m，顶部内径2.0m，底部内径

2.3m。

5、 不燃物的排放及砂循环系统

垃圾焚烧电厂在垃圾焚烧过程中产生的固体废物，一部分是由焚烧炉排出的固体不燃物和炉砂，另一部分由余热锅炉、省煤器、烟气冷却器和布袋除尘器收集排放的灰，这部分灰由斗链输送机送到灰贮存罐，经灰处理装置加水并搅拌混合后落下，送至贮灰间。焚烧炉排放的固体不燃物和炉砂一起落入螺旋输送机内，然后通过振动筛进行分级筛选将不燃物与砂子分开，筛子上部的固体不燃物经不燃物转运刮板式输送机输送到贮渣间暂存，集中后再用小型翻斗机运到贮灰场填埋。经筛子筛出的砂子经过砂石提升机进入砂石贮存槽内，或进砂料斗将筛出的砂子送进焚烧炉内做为补充炉砂再循环。

6 脱除NOx系统及CO的燃烧控制

垃圾在焚烧炉中燃烧生成NOx其来源主要是燃料型NOx，为了抑制NOx在垃圾焚烧阶段形成，一是合理的组织燃烧过程，即燃烧温度和氧浓度的控制，炉顶烟气温度控制在850-900℃范围内，炉膛出口氧气浓度>6%。

随着垃圾中塑料含量增加，导致了炉膛内烟气中CO含量增加，为了控制排气中CO浓度，只要满足完全燃烧的三个条件：保持燃烧温度稳定、延长高温烟气在炉膛中停留时间、燃料和燃烧空气充分混合，从而使CO在高温下进一步氧化，使排气中CO浓度下降。NO[2]x和CO的排放量符合国家规定的排放标准，真正达到焚烧炉脱硝和降低CO排放的效果。

7 消石灰和活性碳喷入系统

垃圾中的塑料及橡胶等在焚烧处理时，会产生HCI及SOx等酸性有害气体，为了脱除排烟中HCI，设计了HCI吸附装置，同时也吸附SOx，吸收剂为消石灰[3-4]。

经反应后氯化氢气体则变成无害的盐类CaCl2, SO2气体也变为无害钙盐CaSO3。为了降低烟尘中二恶英、重金属的含量，又设置了吸附剂（活性碳）吹入设施。

由注入风机输送的消石灰、活性碳粉末与烟气均匀混合，使它们和烟气中有害物质充分反应，并与烟气中的粉尘一起被布袋除尘器吸附在滤布上，当烟气中通过过滤布时，被进一步除去烟气中的HCl、SO2、二恶英、重金属等有害物质，并将最终产生的无害盐类（CaCl2, CaSO3）及失去活性的活性碳粉末与粉尘一起排出炉外。

消石灰的喷入量是根据HCI排放浓度通过烟道上设置HCI检测分析仪自动调整，通过计算转数与HCI设定值比较结果来增减消石灰向烟道喷射消石灰的量，无须人为操作。干式吸收法脱酸要求Ca(OH) 2粉末粒径

由于二恶英和重金属在生产运行中难在线监控，因此，只能由生产运行操作人员根据与二恶英生成量相关的数据参数和垃圾品质来调整活性碳的喷入量。为了检测该垃圾焚烧炉排放二恶英和重金属量，该厂2003年委托大连化学物理研究所现代分析中心，在该焚烧炉稳定燃烧时，对烟气和灰渣进行采样，采用高分辨气相色谱/高分辨质谱（HRGC/HRMS）法和选择离子检测（SIM）法，检测分析出该炉排放二恶英毒性当量（1-TEQ）值为0.020ng/m3 (远小于国标值1.0 ng/m3)，灰渣中重金属Pb、Cd、Hg的浸出毒性值分别小于0.019 mg/m3、0.005mg/m3、0.0002mg/m3均远小于国标规定标值，可见经国家权威部门检测证实了该焚烧炉的二恶英、重金属等有害物质的含量远远低于我国规定的排放标准。

8 布袋除尘器

布袋除尘器是含尘气体通过过滤袋（简称布袋）滤去其中粉尘粒子的分离捕集装置，是一种干式高效过滤除尘器，主要优点有：

（1）对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的去除效率较高，一般可达99%，甚至高达99.9%；

（2）可以捕集多种干式粉末，比用电除尘器的净化效率高很多；

（3）含尘气体浓度在相当大的范围内变化时，对布袋除尘效率和阻力影响不大；

（4）运行性能稳定可靠，且操作维护简单。

该焚烧炉采用脉冲喷吹袋式除尘器，它是一种周期地向滤袋内喷吹压缩空气来达到清除滤袋积灰的，其净化效率可达99%以上，过滤负荷较高，滤布磨损较轻，使用寿命较长，运行安全可靠，能保证连续稳定的除尘效果。

9 在线仪表分析控制系统

该垃圾焚烧炉仪表控制系统是日本山武（YA-MATAKE）公司研发的，整个垃圾焚烧过程和有害气体的检测处理等都是采用了以DCS（Distract Control System）分散控制系统为主，与常规中央监视盘并联使用的控制方案，在中央控制室集中监视和操作。DCS系统可完成燃烧和锅炉系统的组态、参数修正、报表生成、动态流程图显示、参数显示画面、趋势显示画面、报警画面等功能，该系统还具有数据处理能力，可提供日、月、年报表。

10 各项排放指标与国家相关标准的数据对比

垃圾焚烧后产生尾气经消石灰中和、吸收和活性吸附后进入布袋除尘器，除尘效率>99%，除尘器出口飞灰浓度为50 mg/m3以内，经烟囱排入大气的飞灰最大量为1.7kg/h。一些末反应完全的消石灰、活性炭就在滤袋上继续中和、吸附烟气中酸性气体（HCI、SOx）与重金属（Hg、Pb、Cr、Cd），以及二恶英（Dioxin）等有害物质，进一步提高了烟气净化率，流化床垃圾焚烧炉正常燃烧工况下，经过布袋除尘器净化后的烟气中各成分排放量情况如表1所示。

表1 布袋除尘器出口烟气排放量汇总表

项 目 实际正常排放值 国标规定值 单 位

Nox

SOx

HCl

CO

二恶英（Dioxin） 0.020 1.0 ng—TEQ/m3 3

铅（Pb） 0.5 1.6 mg/m

镉（Cd） 0.05 0.1 mg/m

汞（Hg） 0.05 0.2 mg/m3

3灰尘

11 结论

哈尔滨垃圾焚烧发电厂的运行实践表明，采用循环流化床焚烧炉处理我国目前低热值、高灰分和高水分生活垃圾比较合适，尾气排放满足国家环保排放标准，值得推广应用。

参考文献

[1]陶丽娟.循环流化床垃圾焚烧技术及Nox排放特性研究[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文,2004110.

[2]王亥,郭铁生,冯权元,别如山.流化床垃圾焚烧炉中的Nox排放特性试验研究[J].工业锅炉,2005,(1):17-19.

[3]陶丽娟,王国庆,别如山.生活垃圾焚烧处理及二次污染物控制[J].锅炉技

术,2004,35(4):76-79.

[4]李诗媛,别如山.城市生活垃圾焚烧过程中二次污染物的生成与控制[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(3):63-67.

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