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不断完善改进 走向产业化 <;br/>;就循环流化床垃圾焚烧发电技术访北京中科通用总经理金坚

■编者按

本刊3月26日曾刊登《流化床PK炉排炉难分难解》一文,专题探讨目前国内垃圾焚烧处理领域最具有竞争力的两种技术的优缺点。这两项技术在我国的发展几乎是并驾齐驱,都有数十项工程案例,本报对此也给予持续关注。记者近日专访北京中科通用能源环保有限责任公司总经理金坚,从循环流化床垃圾焚烧技术发展状况,来探讨其产业化应用前景。

循环流化床燃烧技术,是一项从上个世纪80年代发展起来的应用于环保、能源领域的清洁燃烧技术。

上个世纪90年代开始,中科院、清华大学、浙江大学等单位开始研究将燃煤循环流化床技术用于垃圾处理。由于循环流化床垃圾焚烧炉采用大量灰砂作为热载体,床内温度均匀、燃烧稳定,特别适合焚烧我国低品位城市生活垃圾。同时,我国拥有自主知识产权,全部设备实现国产化,建设成本仅为进口设备的60%~70%。在垃圾焚烧发电领域,循环流化床技术表现出强大的优势。

在任北京中科通用能源环保有限责任公司(以下简称中科通用)总经理之前,金坚一直在中国科学院工程热物理所从事各类能源装置和循环流化床的研究开发和新技术推广工作,对我国循环流化床技术的发展有切身体会。

流化床技术从适应到产业化需要一个过程

和国外技术差距逐渐缩小,稳定运行时间加长;掺煤量大幅下降,免于沦为“小火电”;二恶英排放达标。

“每一种技术都有一个发展和适应的过程。虽然经过了十几年的发展,但循环流化床技术毕竟还是一项新技术,需要在今后的产业化过程中不断完善改进。”金坚对循环流化床技术如是评价。

金坚告诉记者,我国早期的循环流化床垃圾焚烧发电技术相对国外来说有不足之处,比如在我国整体机械制造水平比国外低的情况下,流化床锅炉、风机系统的技术水平也较低,导致其连续稳定运行时间不够长。随着循环流化床技术在我国的产业化发展,这个差距在逐渐缩小,目前最长已可实现连续3个多月的稳定运行。

“掺煤量”是业界对流化床技术质疑较多的焦点之一,对此,金坚认为,客观地说,早期的一些循环流化床垃圾焚烧发电厂确实存在掺煤量超过20%的情况,原因有二:第一,技术研发水平不够高,锅炉设备设计水平低;第二,国家政策不配套,补助很少,同时煤价低,在垃圾量不够多的情况下,为了生存,一些企业选择多掺煤多发电,从而造成一种不好的印象——循环流化床垃圾焚烧发电厂就是小火电。其实,进入21世纪以后,随着技术研发和产业化水平的提高,掺煤量已经大幅度降下来了,中科公司目前已达到掺煤量不超过10%的目标。另外,随着煤价上涨,多掺煤反而不划算,企业自然会减少掺煤量。

他同时表示,国家对于20%掺煤量的要求本身也是为了促进循环流化床垃圾焚烧发电产业的发展。“我们要提高煤炭使用效率,实现各种污染物的达标排放,同时使投资者有合理的回报,而不增加政府的负担。社会各界能客观地看待循环流化床技术,给其一定的生存空间,并由政府部门制定合理的产业扶持政策,加大对垃圾焚烧发电的科普力度,是我们所期望的。”

在防止生活垃圾焚烧处理产生二次污染方面,二恶英无疑最受关注。金坚特别指出:“采用循环流化床技术将垃圾、燃煤混烧,可使炉膛的温度达到850℃以上,且炉膛内各部分温差不大于100℃,烟气在锅炉高温区内的停留时间达到3~4秒以上,可将二恶英的排放量控制在0.1纳克/立方米以下,达到了欧盟标准。”

企业在循环流化床技术应用方面的实践

研发自有知识产权的技术,降低工程造价,保证投资方合理收益;在处理生活垃圾的同时,确保环保达标。

中科通用成立于1987年,其前身是中国科学院工程热物理研究所全资的北京通用能源动力公司,2001年7月通过中国科学院企业改制进入中科实业集团(控股)公司,成为中科集团的控股企业。“我们的目标是通过和资本结合,今后每年建设2~3个垃圾发电厂,最终成为集研发、设计、建设、运营为一体的国内一流大型环保集团公司。”对公司的未来规划,金坚有自己的设想。

据金坚介绍,中科通用的垃圾焚烧发电技术,先后形成具有自主知识产权的国家专利27项,直接用于垃圾焚烧发电的相关专利有15项,其中用于循环流化床垃圾焚烧发电锅炉的外置式“换热器”、一种污泥干燥焚烧处理方法及利用废碱渣进行烟气脱硫的方法等3项获国家发明专利。同时,在工程造价上大大优于国外进口技术设备,通过电力上网销售,投资单位可以在一定期限内收回全部投资。

到目前为止,中科通用已经在北京、山东、浙江、广东、广西、四川等地建成循环流化床垃圾焚烧发电厂,如2003年10月,中科通用的技术中标广东省东莞市垃圾焚烧发电厂“BOT”一期1000吨/日项目,年处理垃圾36.5万吨,年上网电量1.5亿度,项目在2007年3月通过了验收;2007年6月,使用中科通用技术的泰安生活垃圾焚烧发电项目正式开工,目前基础建设已经完工80%,6月底将正式开机发电等。

“对于已经建成运营的工程,各方反应都很好。因为城市垃圾经我们处理,达到了地方环保标准,同时保证了投资方10%~11%的收益率。”对公司已经取得的成绩,金坚颇为自豪。

中科通用的“循环流化床垃圾焚烧综合利用成套技术与设备”连续被原国家环保总局批准为2003年、2006年“国家重点环境保护实用技术”,并作为垃圾焚烧领域重点项目进行推广,适用于10万~100万人口直至上千万人口的各类大、中、小型城市的生活垃圾焚烧处理和生活垃圾焚烧热能综合利用项目(发电、供热,或热电联产)。

针对流化床技术应用中的缺陷,研发新技术予以完善

外置过热器技术改善烟气中氯化氢对设备的腐蚀

据金坚介绍,针对循环流化床垃圾焚烧工艺在运行中存在的部分问题,中科通用进行了技术改进。

其一,采用外置过热器技术解决设备腐蚀问题。垃圾焚烧的高温烟气通过余热锅炉产生蒸汽,是利用垃圾热能发电最常用的途径。对6MW~25MW等级的汽轮发电机组而言,最佳的过热蒸汽参数是在温度450~485℃和压力3.8~5.3Mpa的范围内。焚烧垃圾时,烟气中的氯化氢浓度很高,如果生产过热蒸汽的过热器像普通锅炉那样设置在炉膛内或对流通道中,氯化氢在烟气趋向结露的低温区和高于400℃的高温区对过热器金属管材的腐蚀十分严重。

解决的办法一般是将过热蒸汽温度降低至300~350℃,或采用高能合金材料制造过热器,但前一种方法降低了发电效率,后一种方法增大了设备投资,都不可取。中科通用采用外置过热器技术进行炉温的调控,开发了“带外置过热器的循环流化床垃圾焚烧炉炉型”。由于过热器设置在循环流化床独有灰循环通道中,隔绝了烟气中氯化氢与过热器管材接触的机会,避免了氯化氢对过热器的高温腐蚀问题,过热蒸汽温度可高达450℃,降低了设备投资并保证了安全运行。

这项技术已成功应用于浙江嘉兴垃圾焚烧发电厂、东莞市市区垃圾处理厂和宁波镇海区垃圾焚烧发电厂,运行可靠。

其二,掺混较少的辅助燃煤。在焚烧低热值、高水分垃圾的过程中,为达到稳定燃烧和保证灰渣的热灼减率<5%,往往要添加辅助燃料(喷油)。中科通用在焚烧垃圾时,掺混不超过10%的煤作为辅助燃料。掺混辅助燃料对全量焚烧低热值、高水分含量的垃圾有两个好处:第一,有较大的灵活性,掺混量可随着进炉垃圾热值的变化进行调节,以达到稳定的燃烧,而当整个城市的垃圾热值提高超过设计热值时,仍可保证焚烧量,这对于热值处于上升期的城市来说是合适的。第二,可以解决渗沥水处理的问题,由于掺混了固体燃料,渗沥水可以进炉焚烧处理。

另外,使用先进的烟气处理工艺,保证环保达标。中科通用拥有自主知识产权的垃圾焚烧烟气处理技术,可保证垃圾焚烧过程中产生的酸性气体、粉尘等污染物有效去除,从而真正实现了垃圾的无害化处理。其烟气处理工艺一般采用循环流化床半干式中和反应塔(喷氢氧化钙+活性炭)和高效布袋式除尘器。
 

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