法国的垃圾处理及典型垃圾焚烧工艺法国的垃圾处理及典型垃圾焚烧工艺 屠宏斌,黄群星.陆胜勇,严建华 (浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027) 摘要:针对目前国内垃圾处理的现状和发展趋势,介绍了发达国家垃圾处理现状, 特别介绍了法国的情况,并 以焚烧为例,分析了法国一家焚烧发电厂的工艺流程和特点,便于更好地理解焚烧 技术,为国内垃圾处置技术 与政策发展提供参考依据. 关键词:垃圾;焚烧;烟气处理 中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1004—3950(2010)01—0044—06 ThewastetreatmentandtypicalincinerationtechnologyinFrance TUHong—bin.HUANGQun-xing,LUSheng—yong,etal (StateKeyLaboratoryofCleanEnergyUtilizatian,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027, China) Abstract:InlightofthedevelopmentofdomesticMSWtreatment,thesituationofwastedispo salindevelopedcoun— tries,especiallyinFrance,wasreviewed.Theengineeringdesignandimplementationofanin cinerationpowerplant wasdiscussedwhichmayprovideareferencefortheregulationandtechnologyresearchwork intreatingwithChinese municipalwaste. Keywords:wastetreatment;fluegastreatment;incineration 引言随着经济的迅速发展和农村人口不断向城市 集中,城市垃圾已成为日益严重的环境问题,社会 问题和经济问题,如何处理城市垃圾是目前人们 关注的热点. 据国家统计局2005 月公布的城市建设统计年报数据,截至2004 年底,全国661 个城市有各 类生活垃圾处理厂559 座,年处理能力约为23.85 万t,生活垃圾清运量1.52 亿t,集中处理量7828 万t,集中处理率51.4%. 纵观国内生活垃圾处理技术的理论研究和工 程实践,成熟且常用的生活垃圾处理技术主要有 填埋,堆肥,焚烧3 种(见表1).回收利用技术目 前仅在少数几个城市进行试点工作. 我国垃圾处理的常用方法是填埋,但其中很 大一部分为简易填埋,除了造成土地资源浪费外, 也造成了城市地下水和周边土壤的二次污染,已 越来越无法适应城市发展的需要. 中国垃圾处理方式分布…焚烧法处理垃圾的优点是大幅减少垃圾体积 和重量,处理速度快,储存期短,同时可以回收部 分热,通过合理组织燃烧工况及尾气处理可实现 清洁处置.我国垃圾焚烧厂的数量及平均处理规 模逐年增加,焚烧处理设施在垃圾无害化处理设 施中的比例也在增加,见表2. 表2200l 一2005 年我国垃圾焚烧处理状况 …数量/座规模/t?d能力/t?d 能力/t?d 占比例/% 收稿日期:2009—09—10 作者简介:屠宏斌(1978 一),男,浙江宁波人,在读研究生,研究方向为重金属的迁移 特性. 44—焚烧法处理城市生活垃圾已有100 多年的历 史,但出现有控制的焚烧(烟气处理,余热利用 等)只是近几十年的事.1996 年以前,奥地利,比 利时,加拿大,丹麦,芬兰,法国,德国,意大利,日本,卢森堡,荷兰,挪威,西班牙,瑞典,瑞士,英国, 美国和新加坡等一些国家的生活垃圾处理方法以 填埋法为主.此后,随着经济的发展,越来越多的 国家采用焚烧法.目前,日本,瑞士,比利时,丹麦,法国,卢森堡,瑞典,新加坡等国采用焚烧法处 理垃圾的比例,都接近或超过填埋法,而堆肥法在 国外已较少使用.对于生活垃圾中可利用物质的 回收利用率,在发达国家中平均为25%左右,有 的高达50%以上.表3 给出了目前各国城市 生活垃圾处理方法构成. 法国垃圾处理现状法国国土面积为55 万km.位于欧洲西部, 地势东南高西北低.平原占总面积的2/3,人口 6290 万(2006 与我国垃圾的分类方式不同,表4给出了法 国垃圾的基本来源与构成,在此解释广义家庭垃 圾的界定.家庭废弃物包括狭义家庭垃圾和大件 笨重家庭废弃物,狭义家庭垃圾加上部分当作家 庭废弃物一起收集的公司废弃物即为广义家庭垃 圾.之所以将广义家庭垃圾的范围给界定出来, 是因为法国废弃物处理主要针对的是广义家庭垃 圾,中国的城市固体废弃物对应的比较多的是广 义家庭垃圾,而不是字面上更接近的城市废弃物 (社区和家庭废弃物加上部分当作家庭废弃物一 起收集的公司废弃物). 是收集到的广义家庭垃圾的量随年份的变化,垃圾的总量有所增加,从1993 年的23.2 10t 增加到2000 年的2610t.图2 是针对广义 家庭垃圾各种不同处理方式的处理量的变化. 1992l9931994l995199619971998199920002001 年份 法国广义家庭垃圾变化徘露乒柱2010 法国不同垃圾处理技术法国环保部门于1992 月13El起开始执 行废弃物管理政策,回收利用的量明显增加,到2000 年已达到2.810t(在狭义家庭垃圾中占 l3%),而生物处理的垃圾量变化不大;垃圾热处 理的量变化也不大,保持在1010.t 左右,但其 中有余热利用的处理量变多了,在1993 年,有余 热利用的垃圾处理量占焚烧总量的70.7%,没回 收的占29.3%;到2000 年,有余热利用的已经占 到了86.9%,而没利用的只占13.1%;填埋的量 也基本保持一致.从2002 年开始,法国填埋场只 接受经过再循环利用处理并已没有任何使用价值 的垃圾.图3 是2000 年各种不同处理方式的比 48%有余热利用 38% 无余热利用 6% 图32000 年法国垃圾处理方式比例 法国垃圾焚烧概况2000 年,法国对108 家整体垃圾处理能力大 于3t/h 的厂进行调研.之所以未调研小于3t/h 的厂,主要是因为处理量太小,没代表性,而且由 于无法承担烟气处理成本,它们正在急剧减少. 在调研的这108 家中,有16 家还没有余热利 用系统.总共有2l4 条处理线,其中有193 量48.7t/h;有8条线采用流化床,共4 58l3 门厂]33—66~lO10~l5l5~2O>2O 处理能力/t?h 是对214条线的处理量(Capacity,C)的 分布做的统计,可以看到,主要还是以3~6t/h (94 条线)为主,其次是6~10t/h(58 条线)和10 是对采用不同烟气处理方式的总的概括.用湿法的非常普遍,有99 条焚烧线,每年每 条线平均处理近68000t 垃圾;有8 条线采用冷 凝,但从1993 年开始已经没有新的厂用这种方 式;有49 条平均处理量近48000t/a 的线使用半 干法,仅次于湿法;于法在1993 年只有13 用,2000年有26 条线使用,增加一倍,而且平均 每条线年处理量也从29450t 发展到35500t,在 使用线增加的同时,每条线的处理能力也有提高; 混合式也增加一倍,从1993 条,但是平均处理量却从1993年的47300 降落到2000年的26000t. 是烟气处理方式在1993年和2000 年间 的发展.可以看出,湿法工艺比重大且略有增长, 半干法工艺有所减少而干法有所增加.冷凝和混 合净化工艺只有少数厂采用,无法对它们的有效性和趋势做出判断. 烟气处理方式的发展此外,2000 年有l6 个厂的31 条线安装了处 理二恶英和呋喃的设备,有3 条线安装了脱硝装置. 典型焚烧工艺流程由于在法国炉排炉的使用量比较大,故以使 用炉排炉技术的焚烧厂为例.该垃圾焚烧厂 VESTA 坐落在法国鲁昂西南方,2000 年初投入服 务,日处理垃圾能力1000t.瑞士VONROLL 司制造的往复式炉排炉,炉排是由固定和移动的耐火镍铬合金炉排组成的.采用的机炉配置是三 炉一机,汽轮机进口流量138t/h,压力3.675 kPa,温度390,出口流量110t/h,压力7.35Pa, 温度39,收到功率为29.60MW. 3.1 接受垃圾种类 这个厂接受三种废弃物:家庭垃圾,普通的工 业和商业垃圾,医疗护理活动产生的垃圾,如表7 所示. 表7VESTA 处理垃圾的类型和量10t 这里指的医疗垃圾是指在医疗护理工程中产 生的无危险性的垃圾.由于垃圾的热值比较高, 炉膛温度较高,该厂允许处理部分危害性不大的 医疗垃圾.医疗垃圾是被打包收集来的,由相关 装置直接送到料斗,无需人员操作.24h 内在 VESTA 被处理掉,焚烧的比例不超过被处理垃圾 总量的10%. 3.2 流程及进料 基本运行流程如图5 所示.运载垃圾的卡车 称重后把垃圾倒于垃圾坑(10000m)中,两个半 自动的爪式抓斗将垃圾吊至焚烧炉的料斗上方, 将垃圾投入料斗及料槽,料槽起到了气封作用,并 把垃圾送到焚烧炉排,垃圾的干燥,燃烧,燃尽及 冷却等一系列过程都在炉排上完成.炉排是整个 燃烧设备的核心,它用来支持水平燃烧过程,倾斜 炉排片产生水平的往复运动,推动垃圾床层向排 渣口移动,搅动炉排片产生翻转运动,实现垃圾拨 火作用.辅助和启动燃烧器用以保证炉温在启停 时,维持在850oC 以上至少2S,防止垃圾低温燃 烧时产生有害气体.一,二次风在空气预热器中 由汽机抽汽加热.加热的一次风供应到干燥区和 燃烧区炉排下,末级炉排是燃尽区,不需要预热空 气.二次风在第一烟道的前后墙同一高度上喷 入,以使助燃空气和烟气充分混合并充分燃烧. 压缩式垃圾车H 自动称量H 垃圾储存 抓斗进料H 焚烧和余热利用系统 烟气净化系统H 引风机H 烟囱 图5VESTA工艺流程 3.3 炉渣处理 VESTA 每年产生90000t 炉渣.炉渣经水冷 排渣机冷却后(温度50~80,含水量20%,平均 密度1.2),先振动粉碎至200mm 以下.超过 200mm 的大块挑出再去循环粉碎,小于200mm 用带槽传送到滚筒筛,分为0~g0mm 和40~ 200mm 两部分,而后各自通过磁性除铁器.40~ 200ITI//1 用离心风机提取轻物质流,即未燃烧完全 物质,这些物质被送回焚烧,余下的送去填埋. 0~40mm 继续筛分为0~10mm 和1O~40mm, 0~10//lm 的部分直接传到预备贮仓.10~40/-/lm 的送去提取非铁元素(200t/a),而后也送到预备 储坑.0~40mm 部分是炉渣可利用部分,大概占 75%. 3.4 余热利用 燃烧后的烟气通过余热锅炉的受热面,如图 所示,它有三个垂直烟道(辐射为主)和一个水平烟道(对流为主).烟气的热能被余热锅炉转 绺乒程2010 期一47—流化床垃圾焚烧发电新技术"先后兴建了15 共38条线的流化床焚烧发电厂,累计日处理垃圾 能力达11750t,发电总装机容量为360MW. 参考文献: [1]CAEPI.2005 年城市生活垃圾处理行业发展综述 [J].中国环保产业,2006(3):25—28. 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Entergy 公司采用达索系统PLM解决方案《报道公司采用达索系统解决方案 美国第二大核电站运营商Entergy公司选择达索系统解决方案,进行3D数字建模, 规划以及维护 任务的模拟. Entergy 公司管理 10 个商业核电站共计 12 个反应堆. 该公司及其下属的 EquaGenLLC 拥有并负责运营北美第二大核电站群,总发电量高达 11022MW.在核电站的运营过程 中,如发生意外导致 延误发电,则需要从其他电力公司购买替代电力,每日损失可能高达 100 万美元, 因此针对更换发电站 的反应堆冷却剂泵马达的建模和事前模拟工作显得尤为重要.为了降低核电站的 运营成本,有效地减 少经济损失,Entergy 公司先后采用了达索系统一系列的解决方案.该公司位于路 易斯安纳州新奥尔良 Waterford3号核电站已成功使用达索系统的 CATIA,用于核电站的数字 3D 建模,将项目计划与 3D 模型关联起来, 通过关键路径方案优化来持续有效地减少停机;同时采用 DELMIA 进行项目的模拟, 完成核电站关键区域设备火灾隐患的影响分析,监控反应堆燃料状况的堆芯仪表 感应系统更换,以及重 达57t 的反应堆冷却剂泵马达的拆卸与更换等维护任务. 在模拟冷却剂泵马达迁移时,可借助描述反应堆安全壳区域精确尺寸的最新模型 发现潜在的设备 和结构冲突,目前在使用DELMIA 进行任务建模和模拟的过程中已发现两处可能 造成的重大延误问题, 为公司挽回了可能发生的巨大经济损失.此外,为确保团队掌握核电站的准确尺寸 信息,Entergy 公司 还采用了达索系统合作伙伴ArevaNP 公司所提供的扫描和数字摄影测量技术. Entergy 核能运营(NuclearOperations)业务部的创新负责人 JohnMahoney 指出:"在 工程和项目管 理领域因使用 3D 和激光扫描技术而取得的收益,不啻于上世纪 60 年代末至 7O 年代初从计算尺到计算 器的转变而带来的效益.通过将扫描,建模与最新的先期计划相结合起来,我们能 将更换陈旧蒸汽发电 机的行业性流程大幅缩短至平均78 天半,在某些情况下甚至可将时间缩短近20%. 未来我们将计划 采用由达索系统的ENOVIA 来进行资产和工程设计项目的管理,全面提升公司效 率."本刊 绺乒柱2010 lO17891lr}rLrl