日本垃圾焚烧炉排炉技术探究.docx

13日本垃圾焚烧炉排炉技术探究我国垃圾焚烧发电技术起步晚发展快采用炉排炉、流化床等不同的技术目前垃圾焚烧炉排炉化趋势明显。结合日本垃圾焚烧炉排炉的发展历史概述了炉排炉的设计要点阐述了各家炉排的技术特点及研发历程。明确了垃圾焚烧炉排技术的研究方向:炉排的大型化研发、高热值炉排的研发以及炉排的稳定运行改进。为我国垃圾焚烧炉排炉的技术研发及引进提供参考和启示。1前言根据《2016城乡建设统计年鉴》显示截止2016年年底投入运行的生活垃圾焚烧20发电厂有250座总处理能力为23.7万t/d总装机约为4880MW。其中采用炉排炉的焚烧发电厂有168座合计处理能力达到16.4万t/d装机达到3040MW;其余主要为采用流化床的焚烧发电厂总计有82座合计处理能力为7.3万t/d装机达到1840MW。可见无论从焚烧发电厂的数量、总处理能力及装机容量看炉排炉都已占据了2/3的市场份额。根据中国环境保护产业协会统计数据对近两年新投运的垃圾焚烧设施不完全统计炉排炉是焚烧炉的主流工艺统计了49个项目其中仅3家焚烧厂使用流化床工艺其余均采用炉排炉工艺占比93.88%。垃圾焚烧炉排炉化趋势明显。而作为拥有最先进生活垃圾焚烧技术的日本垃圾焚烧炉排炉技术的实际运用已拥有了超过50年的历史本文探究了比较有代表性的几家企业的不同技术通过对不同企业的研发历程以及现行机种的特长研究结合日本整个垃圾焚烧行业的发展历史包括垃圾热值的变化、排放标准的提高、垃圾发电系统热回收高效化等对炉排研发的影响情况。明确了我国在炉排炉技术的研发方向。希望对我们国内的相关研发有学习和借鉴的价值。2日本垃圾焚烧技术的变迁2.1日本垃圾焚烧技术概况日本的垃圾处理技术从填埋到野外焚烧再到有记载的工业化焚烧厂最早可追溯到1897年的敦贺市10t/d批次炉项目。焚烧炉技术大致经历了批次炉、机械化批次炉、准连续炉和全连续炉4个阶段。而全连续炉排炉即是现在泛用度最高的我们通常所讲的炉排炉技术。自敦贺项目建成日本政府对国民卫生情况的关注也到了一个新高度1900年随着日本“污物扫除法”的颁布批次炉的发展大受鼓舞。当时批次炉的运行情况多为白天8h工作制。然而由于批次炉的工作条件和环境较差采用自然通风加之使用人工搅拌的方式导致不完全燃烧冒黑烟的情况时有发生邻避问题初露端倪。而且在水分多的季节炉渣较之原生垃圾的减量化效果不甚明显。大正时代末期到昭和初期(约19世纪20年代末30年代初)批次炉的研发到达全盛时期机械化批次炉应运而生。所谓的机械化批次炉便是在垃圾上料、燃烧搅拌、炉渣出渣、风机供风等设备的机械化改进同时也有了简单的水洗、滤网过滤等尾气控制设施。1938年建设的大阪市木津川第3工厂使用了卷扬机上料方式便是现今的垃圾池和抓斗结合上料的原形。而在此前1918年建立的大阪市木津川第2工厂则是风机在垃圾焚烧送风模式的首次应用。为了增加处理量及降低建设费用机械批次炉大型化也逐渐提上议程采取单燃烧室并排布置统筹上料及出渣的的方式成为燃烧系统的主流形式。而运行时间上仍相对保守依然以8h工作制为主。19世纪60年代初随着垃圾量不断增加技术的不断进步欧美已有24h连续运行的业绩日本的连续炉相关研发及引进也迎来了契机。而所谓的准连续炉与全连续炉最明显的区别方法在于运行时间的差别全连续炉为24h运行而准连续炉为16h运行。出于提高性能增强成本竞争力快速商业化等原因。多家厂家都进行了技术引进其技术出处如下表所示。表日本主要引进炉排炉技术关系2.2主流炉排的形式随着炉排炉技术的发展及普及炉排的配置也逐渐形成了由干燥段炉排根据垃圾的不同特性干燥再到燃烧段燃烧最后为了达到减量化需求设置使炉渣充分燃尽的燃烬段的三段式布置方式。这种三段式的配置已成为炉排布置的常用模式。为了应对垃圾成分的季节性波动仍能保证稳定连续地运行各家的炉排形式也大相径庭。另外随着垃圾热值的提升炉排倾斜角度的变化甚至炉排水平布置的方式也屡见不鲜。同时炉膛整个高度的尽可能降低以期降低土建成本也成为了炉排设计需要考量的方面。其次为了更好的对应干燥、燃烧、燃烬三段的功能及不同风量的需求在每段炉排下采用数量不一的灰斗兼风室的布置方式也成为主流。主要的炉排形式有顺推列动式、顺推行动式、逆推式、滚筒回转式等将在下文进行详述。此外也有组合的方式甚至有为了使垃圾充分燃尽在炉排后设置回转窑的尝试。不过为了运行与维护的便利同一焚烧线还是以单一的炉排形式为宜。3炉排技术类型3.1H社的炉排技术1960年H社与丸红、VonRoll一起成立了三方合资公司正式进军垃圾焚烧发电行业依托VonRoll在欧洲积累的丰富的技术经验于1965年建成了日本最早的发电上网项目西淀清扫工厂。处理能力市场份额世界第一(2008～2010)。H社现行炉排技术主要分为L型炉排和R型炉排。所谓的L型炉排为顺推列动往复